题目内容

如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨平行固定在倾角

的绝缘斜面上,两导轨间距L=1m,导轨的电阻可忽略。两点间接有阻值为 的电阻。一根质量m=1kg、电阻的均匀直金属杆放在两导轨上,与导轨垂直且接触良好。整套装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。自图示位置起,杆受到大小为(式中v为杆动的速度,力的单位为N)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用,由静止开始运动,测得通过电阻的电流随时间均匀增大。g取10m/s2

(1)试判断金属杆在匀强磁场中做何种运动,并请写出推理过程;

(2)求电阻的阻值

(3)求金属杆自静止开始下滑通过位移x = 1m所需的时间t

(1)金属杆做匀加速运动。推理过程见解析。

(2)0.3Ω

(3)0.5s


解析:

(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速为零的匀加速运动)。(1分)

通过R的电流,因通过R的电流随时间均匀增大,即杆的速度时间均匀增大,杆的加速度为恒量,故金属杆做匀加速运动。(2分)  

(2)对回路,根据闭合电路欧姆定律(1分)

对杆,根据牛顿第二定律有:(2分)

代入得:,因无关,所以

(2分),     得(2分)

(3)由得,所需时间(2分)

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