Question

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)有間距、足夠長(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上端連接一開關(guān)長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且無摩擦，導(dǎo)體棒ab的電阻，質(zhì)量導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度，方向垂直紙面向里空氣阻力可忽略不計(jì)，取重力加速度．

當(dāng)時(shí)ab棒由靜止釋放，時(shí)，閉合開關(guān)求：

閉合開關(guān)S瞬間ab棒速度v的大小；

當(dāng)ab棒向下的加速度時(shí)，其速度的大小；

若ab棒由靜止釋放，經(jīng)一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，ab棒恰能沿導(dǎo)軌勻速下滑，求ab棒勻速下滑時(shí)電路中的電功率P

Answer 1

【答案】（1） ；（2）

【解析】

（1）①導(dǎo)體棒做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：；
②設(shè)導(dǎo)體棒以加速度向下運(yùn)動(dòng)時(shí)其所受安培力為，設(shè)速度為，根據(jù)牛頓第二定律有：，解得；

因安培力大小，且由閉合電路歐姆定律有，
與法拉第電磁感應(yīng)定律，有，解得；

（2）導(dǎo)體棒沿軌道勻速下滑時(shí)通過導(dǎo)體棒的電流為，則有，

代入數(shù)據(jù)解得，此時(shí)電路中的電功率為；