Question

【題目】如圖所示，一根有一定電阻的直導體棒質量為、長為L，其兩端放在位于水平面內間距也為L的光滑平行導軌上，并與之接觸良好；棒左側兩導軌之間連接一可控電阻；導軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌所在平面，時刻，給導體棒一個平行與導軌的初速度，此時可控電阻的阻值為，在棒運動過程中，通過可控電阻的變化使棒中的電流強度保持恒定，不計導軌電阻，導體棒一直在磁場中。

（1）求可控電阻R隨時間變化的關系式；

（2）若已知棒中電流強度為I，求時間內可控電阻上消耗的平均功率P；

（3）若在棒的整個運動過程中將題中的可控電阻改為阻值為的定值電阻，則棒將減速運動位移后停下；而由題干條件，棒將運動位移后停下，求的值。

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】試題（1）因棒中的電流強度保持恒定，故棒做勻減速直線運動，設棒的電阻為，電流為I，其初速度為，加速度大小為，經時間后，棒的速度變為，則有：

而，時刻棒中電流為：，經時間后棒中電流為：，

由以上各式得：。

（2）因可控電阻R隨時間均勻減小，故所求功率為：，

由以上各式得：。

（3）將可控電阻改為定值電阻，棒將變減速運動，有：，，而，，由以上各式得，而，由以上各式得，

所求。