如圖所示，匝數為100匝、面積為0.01m2的線圈，處於磁感應強度B1為T的勻強磁場中．當線圈繞O1O2以轉速...

問題詳情：

如圖所示，匝數為100匝、面積為0.01m2的線圈，處於磁感應強度B1為T的勻強磁場中．當線圈繞O1O2以轉速n為300r/min勻速轉動時，電壓表、電流表的讀數分別為7V、1A．電動機的內阻r為1Ω，牽引一根原來靜止的、長L為1m、質量m為0.2kg的導體棒MN沿軌道上升．導體棒的電阻R為1Ω，架在傾角為30°的框架上，它們處於方向與框架平面垂直、磁感應強度B2為1T的勻強磁場中．當導體棒沿軌道上滑1.6m時獲得穩定的速度，這一過程中導體棒上產生的熱量為4J．不計框架電阻及一切摩擦，g取10m/s2．求：

(1)若從線圈處於中*面開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；

(2)導體棒MN的穩定速度；

(3)導體棒MN從靜止到達到穩定速度所用的時間．

【回答】

(1)e=10sin10πtV   (2)v=2m/s  (3)t=1.0s

【解析】

試題分析：（1）線圈轉動過程中電動勢的最大值為：

則從線圈處於中*面開始計時的電動勢瞬時值表達式為：

（2）電動機的電流：

電動機的輸出功率：

又

而棒產生的感應電流：

穩定時棒處於平衡狀態，故有：

由以上各式代入數值，解得棒的穩定速度：，（捨去）

（3）由能量守恆定律得：

其中

解得：

考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、電磁感應中的能量轉化、交流電．

【名師點睛】解決本題的關鍵掌握從線圈處於中*面開始計時，電動勢的瞬時表達式以及峯值，棒達到穩定速度時，處於平衡狀態，根據平衡條件列式求解．

知識點：牛頓第二定律

題型：解答題