Question

【題目】如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距lm，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R的電阻．勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25．求：

(1)金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小；

(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小；

(3)在上問中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向．

(g=10rn／s2，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8)

Answer 1

【答案】（1）4m／s2（2）10m/s（3）0.4T，方向垂直導(dǎo)軌平面向上

【解析】試題分析： （1）金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律：

①

由①式解得＝10×（O.6－0.25×0.8）m／s2=4m／s2②

（2）設(shè)金屬棒運動達(dá)到穩(wěn)定時，速度為，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡

③

此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻消耗的電功率：

④

由③、④兩式解得

⑤

（3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

⑥

⑦

由⑥、⑦兩式解得⑧

磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上