Question

（2013上海市长宁区期末）如图所示，两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角为，设导轨足够长．导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=2. 0T，与导轨上端相连的电池的电动势E=4.5V，内阻r=0.4Ω，水平放置的导体棒ab的电阻R₀=1.5Ω，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动，与导轨下端相连的电阻R₁=1.0Ω，与单刀双掷开关触点“2”相连的电阻R₂=1.0Ω，电路中其它电阻不计．当S与触点“1”接通时，导体棒刚好保持静止状态．求：

（1）匀强磁场的方向；

（2）S与触点“1”接通时，导体棒的发热功率；

（3）当开关S与触点“2”接通后，导体棒的最大速度 ．

Answer 1

解：（1）安培力与重力分力平衡，方向沿斜面向上，根据左手定则，

磁场的方向是垂直斜面向下         （2分）（不说明理由扣1分）

（2）当S与“1”接通时

     （2分）

导体棒上的电流     （1分）

导体棒的发热功率          （2分）

 （3）S与“1”接通时，导体棒平衡

                                   

S与“2”接通后，导体棒加速下滑，达最大速度时满足

                                   

比较两种情况，得知流过导体棒的电流为     （2分）

                            （2分）

得导体棒的最大速度为

                （2分）

         代入数据，求得  v_m = 3.6m/s                         （1分）