题目内容

如图所示,是两根电阻不计的光滑金属导轨,其所在平面与水平面之间的夹角为60°,将两导轨用开关S连接,在两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,可在导轨上自由滑动的金属棒长为L、质量为m、电阻为R,导轨及连线电阻不计,设导轨足够长,则:

(1)先将开关S断开,金属棒由静止开始释放后,经过多长时间接通S,将做匀速运动?

(2)若先将开关S闭合,将金属棒由静止开始释放,在运动过程中上的最大热功率为多大?


解析:

(1)开关S断开时,金属棒ab沿导轨匀加速下滑。

下滑加速度为a,由牛顿第二定律得:a=gsin60°   ………………3分

设经过时间t,闭合开关S后,它将做匀速直线运动。此时的速度为vm,则

               ………………3分

vm=at                              ………………3分

解上述各式可得            ………………1分

(2)当闭合开关S后,金属棒先做加速度减小的加速运动,直到速度达到最大vm后,

再做匀速运动。在速度最大时的电流最大,热功率也就最大。

  ………………6分

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