Question

 如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距lm，導軌平面與水平面成θ=37°角，上端連接阻值為R＝2Ω的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直，磁感應強度Ｂ＝0.4Ｔ。質量為0.2kg、電阻為1Ω的金屬棒ab，以初速度v₀從導軌底端向上滑行，金屬棒ab在安培力和一平行與導軌平面的外力Ｆ的共同作用下做勻變速直線運動，加速度大小為ａ＝3m/s²、方向和初速度方向相反，在金屬棒運動過程中，電阻R消耗的最大功率為1.28W。設金屬棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數為0.25。(g=10 m/s²，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8)

求：

（1）金屬棒產生的感應電動勢的最大值

（2）金屬棒初速度v₀的大小

（3）當金屬棒速度的大小為初速度一半時施加在金屬棒上外力Ｆ的大小和方向

（4）請畫出金屬棒在整個運動過程中外力Ｆ隨時間t變化所對應的圖線

 

 

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

 解：               （1分）

         （1分）

              （1分）

           （1分）

（2）              （1分）

                （1分）

（3）當時，     （1分）

分兩種情況

�。┰谏仙�過程中

         （1分）

      （1分）

方向沿導軌平面向上      （1分）

ⅱ）在下降過程中

   （1分）

          （1分）

方向沿導軌平面向上     （1分）

 

（4）如圖所示（3分）