(2001?上海)如圖所示,有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道上,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下.經(jīng)過足夠長時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度Vmax,則( 。
分析:先分析金屬桿桿的運動情況:金屬桿從軌道上由靜止滑下的過程中,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,金屬棒將受到安培力作用,安培力先小于重力沿斜面向下的分力,后等于重力的分力,金屬棒先做變加速運動,后做勻速運動,速度達到最大,由平衡條件和安培力公式F=
B2L2v
R
得到最大速度的表達式,再進行分析.
解答:解:金屬桿受重力、支持力、安培力,開始時重力沿斜面的分力大于安培力,所以金屬桿做加速運動.
隨著速度的增加,安培力在增大,所以金屬桿加速度逐漸減小,當加速度減小到零,速度最大.
當加速度為零時,金屬桿做勻速運動,速度最大,則有 
mgsinα=BIL,I=
BLvmax
R

聯(lián)立得:vmax=
mgRsinα
B2L2

由上式分析得知:
A、如果B增大,vmax將變小,故A錯誤.
B、如果α變小,vmax將變小,故B錯誤.
C、如果R變大,vmax將變大,故C正確.
D、如果m變小,vmax將變小,故D錯誤.
故選C.
點評:本題第一方面要正確分析金屬棒的運動情況,第二方面要熟記安培力的經(jīng)驗公式F=
B2L2v
R
,就能正確求解.
練習冊系列答案
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(l)下面是某同學對該題的一種解法:
解:設(shè)l1線上拉力為T1,線上拉力為T2,重力為mg,物體在三力作用下保持平衡T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mgtanθ剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在T2反方向獲得加速度.因為mgtanθ=ma,所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向.你認為這個結(jié)果正確嗎?請對該解法作出評價并說明理由.
(2)若將圖A中的細線l1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧,如圖B所示,其他條件不變,求解的步驟和結(jié)果與(l)完全相同,即 a=g tanθ,你認為這個結(jié)果正確嗎?請說明理由.

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