Question

【題目】如圖所示，足夠長的平行金屬導軌與水平面的夾角，導軌電阻忽略不計，兩導軌間距L=1m，導軌上端接入電路，勻強磁場垂直導軌平面向上，磁感應強度B=0.2T。質量m=0. 02kg，阻值r=2的金屬棒與導軌垂直并接觸良好，金屬棒與導軌間的動摩擦因數.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導軌上端定值電阻R2=2，R1為滑動變阻器，電源電動勢E=4V，內阻不計.（，g取10m/s2）求：

（1）開關S斷開，金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑的過程中能達到的最大速度；

（2）開關S閉合，若金屬棒能靜止在導軌上，滑動變阻器R1接入電路的阻值范圍。

Answer 1

【答案】(1)v=8m/s (2)

【解析】

（1）當金屬棒的合力為零時，達到最大速度：

①

其中 ②

聯立①②可得v=8m/s

（2）當滑動變阻器的阻值取最小值時，流過金屬棒的電流最大，所受安培力最大，此時最大靜摩擦力向下

③

④

⑤

聯立③④⑤可

當滑動變阻器的阻值取最大值時，流過金屬棒的電流最小，所受安培力最小，此時最大靜摩擦力向上

⑥

⑦

⑧

聯立⑥⑦⑧可得

綜上