Question

【题目】如图所示，在倾角的斜面上，固定一宽的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势，内阻，一质量的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度大小、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中。金属棒与导轨间动摩擦因数，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，调节滑动变阻器使金属棒在导轨上保持静止，导轨与金属棒的电阻不计。求:

(1)滑动变阻器接入电路中的阻值范围；

(2)满足题中要求条件下，滑动变阻器的最大功率。

Answer 1

【答案】(1)滑动变阻器接入电路中的阻值范围是；(2)满足题中要求条件下，滑动变阻器的最大功率是。

【解析】

(1)对金属棒受力分析，由平衡条件得：

最大静摩擦力：

由安培力公式得：

由闭合电路的欧姆定律得：

当滑动变阻器取最大值时，回路中电流最小，金属棒刚好不下滑，此时向上。由平衡条件得：

解得：

当滑动变阻器取最小值时，回路中电流最大，金属棒刚好不上滑。此时向下。由平衡条件得：

解得：

滑动变阻器接入电路中的阻值范围：

；

(2)滑动变阻器的功率：

当时功率最大，最大功率为：

。