Question

（2013上海市長(zhǎng)寧區(qū)期末）如圖所示，兩條平行的金屬導(dǎo)軌MP、NQ間距L=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2. 0T，與導(dǎo)軌上端相連的電池的電動(dòng)勢(shì)E=4.5V，內(nèi)阻r=0.4Ω，水平放置的導(dǎo)體棒ab的電阻R₀=1.5Ω，兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，且能沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)，與導(dǎo)軌下端相連的電阻R₁=1.0Ω，與單刀雙擲開關(guān)觸點(diǎn)“2”相連的電阻R₂=1.0Ω，電路中其它電阻不計(jì)．當(dāng)S與觸點(diǎn)“1”接通時(shí)，導(dǎo)體棒剛好保持靜止?fàn)顟B(tài)．求：

（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向；

（2）S與觸點(diǎn)“1”接通時(shí)，導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率；

（3）當(dāng)開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”接通后，導(dǎo)體棒的最大速度 ．

Answer 1

解：（1）安培力與重力分力平衡，方向沿斜面向上，根據(jù)左手定則，

磁場(chǎng)的方向是垂直斜面向下         （2分）（不說明理由扣1分）

（2）當(dāng)S與“1”接通時(shí)

     （2分）

導(dǎo)體棒上的電流     （1分）

導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率          （2分）

 （3）S與“1”接通時(shí)，導(dǎo)體棒平衡

                                   

S與“2”接通后，導(dǎo)體棒加速下滑，達(dá)最大速度時(shí)滿足

                                   

比較兩種情況，得知流過導(dǎo)體棒的電流為     （2分）

                            （2分）

得導(dǎo)體棒的最大速度為

                （2分）

         代入數(shù)據(jù)，求得  v_m = 3.6m/s                         （1分）