Question

如图12-4-19所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感强度为B₀=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=1m。试解答以下问题：（g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）请定性说明金属棒在达到稳定速度前的加速度和速度各如何变化？（2）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大？

（3）金属棒达到的稳定速度是多大？（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则磁感强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）?

Answer 1

1）在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大

（2）                                  

（3）       

（4）     

解析:

1）在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大 （1分）

（2）达到稳定速度时，有                  ---------（2分）

                                    ----------（2分）

代入数据解得                                      ----------（1分）

（3）                            ----------（2分）             

                                ----------（2分）

解得              ----------（1分）

（4）当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流。此时金属棒将沿导轨做匀加速运动。              --（2分）

                    ----------（2分）

解得          ----------（2分）