Question

【題目】如圖，間距為L的兩平行金屬導軌與阻值為R的定值電阻相連，導軌足夠長且電阻不計，導軌所在平面與水平面成θ角。整個裝置處于磁感應強度大小為B方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中。導軌上質量為m、電阻為r的金屬桿CD，在沿導軌平面向上的外力作用下，由靜止開始沿導軌向上做加速度為a的勻加速直線運動，桿與導軌間的動摩擦因數為μ。設剛開始運動時t=0，求：

（1）外力隨時間t的變化關系；

（2）t=t1時，電阻R上消耗的功率；

（3）0 - t1時間內，通過電阻R的電量；

（4）若t1末撤銷外力，請分析說明導體棒CD的運動情況。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3) (4) 撤銷外力后，導體棒向上做加速度減小的減速運動， μ＜tgθ 停止后再向下加速度減小的加速運動，當導體受力平衡時，速度達到最大并穩定。μ≥tgθ 靜止

【解析】（1）根據牛頓第二定律：

FA=BIL， ，v=at

解得：

（2）

（3）

（4）撤銷外力后，導體棒向上做加速度減小的減速運動。

速度減到零后，如μ＜tgθ，停止后再向下加速度減小的加速運動，當導體受力平衡時，速度達到最大并穩定；如μ≥tgθ ，靜止。