Question

【題目】實驗小組想要探究電磁剎車的效果，在遙控小車底面安裝寬為0.1m、長為0.4m的10匝矩形線框abcd,總電阻為R=2Ω，面積可認為與小車底面相同，其平面與水平地面平行，小車總質量為m=0.2kg.如圖是簡化的俯視圖，小車在磁場外以恒定的功率做直線運動，受到地面阻力恒為f=0.4N，進入磁場前已達到最大速度v=5m/s，車頭（ab邊）剛要進入磁場時立即拋去牽引力，車尾（cd邊）剛出磁場時速度恰好為零。已知有界磁場寬度為0.4m，磁感應強度為B=1.4T,方向豎直向下.求：

(1)進入磁場前小車所受牽引力的功率P;

(2)車頭剛進入磁場時，感應電流的大小I;

(3)電磁剎車過程中產生的焦耳熱Q.

Answer 1

【答案】(1)P=2W (2)I=3.5A (3) Q=2.18J

【解析】

（1）進入磁場前小車勻速運動時速度最大，則有F=f

牽引力的功率P=Fv=fv=2W

（2）車頭剛進入磁場時，產生的感應電動勢為：E=NBLv=7V

感應電流的大小為：I=E/R=（NBLv）/R=3.5A

車頭剛進入磁場時，小車受阻力、安培力，F安=NBIL=4.9N

小車的加速度大小a= =26.5m/s2

（3）根據(jù)能量守恒定律得：Q+f·2s=mv2 ，

Q=2.18J