Question

【题目】实验小组想要探究电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装宽为0.1m、长为0.4m的10匝矩形线框abcd,总电阻为R=2Ω，面积可认为与小车底面相同，其平面与水平地面平行，小车总质量为m=0.2kg.如图是简化的俯视图，小车在磁场外以恒定的功率做直线运动，受到地面阻力恒为f=0.4N，进入磁场前已达到最大速度v=5m/s，车头（ab边）刚要进入磁场时立即抛去牵引力，车尾（cd边）刚出磁场时速度恰好为零。已知有界磁场宽度为0.4m，磁感应强度为B=1.4T,方向竖直向下.求：

(1)进入磁场前小车所受牵引力的功率P;

(2)车头刚进入磁场时，感应电流的大小I;

(3)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q.

Answer 1

【答案】(1)P=2W (2)I=3.5A (3) Q=2.18J

【解析】

（1）进入磁场前小车匀速运动时速度最大，则有F=f

牵引力的功率P=Fv=fv=2W

（2）车头刚进入磁场时，产生的感应电动势为：E=NBLv=7V

感应电流的大小为：I=E/R=（NBLv）/R=3.5A

车头刚进入磁场时，小车受阻力、安培力，F安=NBIL=4.9N

小车的加速度大小a= =26.5m/s2

（3）根据能量守恒定律得：Q+f·2s=mv2 ，

Q=2.18J