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，如图为简化的俯视图。小车总质量为m＝0.2kg。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撤去牵引力，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＝1.2T，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，小车加速度a的大小；

（3）电磁刹车过程中产生的焦耳热Q。

Answer 1

【答案】(1) 2W (2) 20m/s2 (3) 2.18J

【解析】

（1）根据P＝fv得

P＝0.4×5=2W

（2）根据

E＝nBlv

I＝

F＝nBIl

F＋f＝ma

联立得

a＝20m/s2

（3）由能量关系可知

Q＝mv2－f·2l′

得

Q＝2.18J