题目内容
【题目】如图所示，在匝数
、截面积S=0.02m2的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场
，均匀变化。两相互平行、间距
的金属导轨固定在倾角为
的斜面上，线圈通过开关S与导轨相连。一质量
、阻值
的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的MN位置，M、N等高。一阻值
的定值电阻连接在导轨底端。导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度
的匀强磁场。金属导轨光滑且足够长，线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度取
，电子电量
。
(1)闭合开关S时，金属杆受到沿斜面向下的安培力为0.4N，请判断磁感应强度度的变化趋势是增大还是减小，并求出磁感应强度B0的变化率
；
(2)断开开关S，解除对金属杆的锁定，从MN处由静止释放，经过
，金属杆下滑
，求该过程中金属杆上产生的焦耳热Q1；
(3)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的部分)的碰撞，请建立合适的自由电子运动模型，求出第(2)问情境中，当金属杆最终匀速下滑时，金属杆中金属离子对一个自由电子沿杆方向的平均阻力
的大小。
【答案】（1）0.8T/s（2）4.64×10-2J（3）3.3×10-19N
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