题目内容
如图所示，电动机牵引的是一根原来静止的长L=1m，质量m=0.1kg的金属棒MN，棒电阻R=1Ω，MN架在处于磁感强度B=1T的水平匀强磁场中的竖直放置的固定框架上，磁场方向与框架平面垂直，当导体棒上升h=3.8m时获得稳定速度，其产生的焦耳热Q=2J，电动机牵引棒时，伏特表、安培表的读数分别为7V、1A，已知电动机的内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2，求：（1）金属棒所达到的稳定速度大小．
（2）金属棒从静止开始运动到达稳定速度所需的时间．
分析：金属棒在电动机的牵引下从静止运动一定距离后达稳定速度，并产生了焦耳热．而由电动机的输入电压、电流再结合线圈内阻可求出电动的输出功率．则由能量守恒定律可算出稳定速度大小．
金属棒从静止到稳定速度做非匀加速运动，则可运用动能定理求出所需要的时间．
金属棒从静止到稳定速度做非匀加速运动，则可运用动能定理求出所需要的时间．
解答：解：（1）电动机输入功率P1=IU=7W ①
电动机输出功率使MN棒增加重力势能，并产生感应电流伴随着内能．
金属棒受到的安培力：F=BIL=
②
电动机输出功率P2=（mg+F）v ③
由能量守恒得P1-I2rM=P2 ④
由①②③④且代入数据得：v=2m/s（v′=-3m/s舍去）
（2）对棒加速上升过程应用动能定理
（P1-I2rM）t-Q=mgh+
mv2
∴t=
=1s．
电动机输出功率使MN棒增加重力势能，并产生感应电流伴随着内能．
金属棒受到的安培力：F=BIL=
| B2L2v |
| R |
电动机输出功率P2=（mg+F）v ③
由能量守恒得P1-I2rM=P2 ④
由①②③④且代入数据得：v=2m/s（v′=-3m/s舍去）
（2）对棒加速上升过程应用动能定理
（P1-I2rM）t-Q=mgh+
| 1 |
| 2 |
∴t=
Q+mgh+
| ||
| P1-I2rM |
点评：抓住金属棒稳定状态，从电动机的输入功率减去电动线圈消耗的功率等于电动机输出功率．在金属棒上升过程中由于非匀加速，故不能用运动学公式求出，则选择动能定理．紧扣过程受到哪些力，又有哪些力做功，做正功还是负功．
练习册系列答案
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如图所示，电动机牵引的是一根原来静止的长L=1m、质量m=0.1kg的金属棒MN，棒电阻R=1Ω，金属棒MN架在处于磁感强度B=1T的水平匀强磁场中的竖直放置的固定框架上，磁场方向与框架平面垂直，当导体棒上升一定高度后获得稳定速度．电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V和1A．已知电动机内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：金属棒所达到的稳定速度的大小．
如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直．当导体棒上升h=3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：
（2011?黄浦区一模）如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为0.4m、质量m为0.2kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直．当导体棒上升h=1.5m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为1.2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1.2A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：
如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直．当导体棒上升h=3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，则以下判断正确的是（ ）| A、导体棒向上做匀减速运动 | B、电动机的输出功率为49J | C、导体棒达到稳定时的速度为v=2m/s | D、导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为1s |