Question

如圖甲所示，MN、PQ為間距L=0.5m足夠長的平行導軌，NQ⊥MN，導軌的電阻均不計，導軌平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接有一個R=4Ω的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面且方向向上，磁感應強度為B₀=1T。將一根質量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上，且與導軌接觸良好。現由靜止釋放金屬棒，當金屬棒滑行至cd處時達到穩定速度，已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C，且金屬棒的加速度a與速度v的關系如圖乙所示，設金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。（取g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

（1）金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ

（2）cd離NQ的距離s

（3）金屬棒滑行至cd處的過程中，電阻R上產生的熱量

（4）若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t=0，從此時刻起，讓磁感應強度逐漸減小，為使金屬棒中不產生感應電流，則磁感應強度B應怎樣隨時間t變化（寫出B與t的關系式）。

 

Answer 1

解：（1）當v=0時，a=2m/s²                                           

                        （2分）   

  μ=0.5                                            （1分）

（2）由圖像可知：v_m=2m/s  當金屬棒達到穩定速度時，有

                           （3分）

又：                       （2分）

得                                          

               （3分）

                                      （1分）

（3）             （2分）

       

                                   （2分）

                               （1分）

*（4）當回路中的總磁通量不變時，金屬棒中不產生感應電流。此時金屬棒將沿導軌做勻加速運動。             

           

    　　      

　　　　　　　　　　　　　　　　　（2分）

                                              （1分）