Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組想要探究電磁剎車(chē)的效果，在遙控小車(chē)底面安裝寬為0.1m、長(zhǎng)為0.4m的10匝矩形線框abcd,總電阻為R=2Ω，面積可認(rèn)為與小車(chē)底面相同，其平面與水平地面平行，小車(chē)總質(zhì)量為m=0.2kg.如圖是簡(jiǎn)化的俯視圖，小車(chē)在磁場(chǎng)外以恒定的功率做直線運(yùn)動(dòng)，受到地面阻力恒為f=0.4N，進(jìn)入磁場(chǎng)前已達(dá)到最大速度v=5m/s，車(chē)頭（ab邊）剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)立即拋去牽引力，車(chē)尾（cd邊）剛出磁場(chǎng)時(shí)速度恰好為零。已知有界磁場(chǎng)寬度為0.4m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.4T,方向豎直向下.求：

(1)進(jìn)入磁場(chǎng)前小車(chē)所受牽引力的功率P;

(2)車(chē)頭剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的大小I;

(3)電磁剎車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

Answer 1

【答案】(1)P=2W (2)I=3.5A (3) Q=2.18J

【解析】

（1）進(jìn)入磁場(chǎng)前小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，則有F=f

牽引力的功率P=Fv=fv=2W

（2）車(chē)頭剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=NBLv=7V

感應(yīng)電流的大小為：I=E/R=（NBLv）/R=3.5A

車(chē)頭剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，小車(chē)受阻力、安培力，F安=NBIL=4.9N

小車(chē)的加速度大小a= =26.5m/s2

（3）根據(jù)能量守恒定律得：Q+f·2s=mv2 ，

Q=2.18J