Question

【題目】如圖所示，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角，導(dǎo)軌電阻忽略不計，兩導(dǎo)軌間距L=1m，導(dǎo)軌上端接入電路，勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。質(zhì)量m=0. 02kg，阻值r=2的金屬棒與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù).設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導(dǎo)軌上端定值電阻R2=2，R1為滑動變阻器，電源電動勢E=4V，內(nèi)阻不計.（，g取10m/s2）求：

（1）開關(guān)S斷開，金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑的過程中能達(dá)到的最大速度；

（2）開關(guān)S閉合，若金屬棒能靜止在導(dǎo)軌上，滑動變阻器R1接入電路的阻值范圍。

Answer 1

【答案】(1)v=8m/s (2)

【解析】

（1）當(dāng)金屬棒的合力為零時，達(dá)到最大速度：

①

其中 ②

聯(lián)立①②可得v=8m/s

（2）當(dāng)滑動變阻器的阻值取最小值時，流過金屬棒的電流最大，所受安培力最大，此時最大靜摩擦力向下

③

④

⑤

聯(lián)立③④⑤可

當(dāng)滑動變阻器的阻值取最大值時，流過金屬棒的電流最小，所受安培力最小，此時最大靜摩擦力向上

⑥

⑦

⑧

聯(lián)立⑥⑦⑧可得

綜上