Question

【題目】如圖，間距為L的兩平行金屬導(dǎo)軌與阻值為R的定值電阻相連，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在平面與水平面成θ角。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌上質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿CD，在沿導(dǎo)軌平面向上的外力作用下，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。設(shè)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)t=0，求：

（1）外力隨時(shí)間t的變化關(guān)系；

（2）t=t1時(shí)，電阻R上消耗的功率；

（3）0 - t1時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電量；

（4）若t1末撤銷(xiāo)外力，請(qǐng)分析說(shuō)明導(dǎo)體棒CD的運(yùn)動(dòng)情況。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3) (4) 撤銷(xiāo)外力后，導(dǎo)體棒向上做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)， μ＜tgθ 停止后再向下加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體受力平衡時(shí)，速度達(dá)到最大并穩(wěn)定。μ≥tgθ 靜止

【解析】（1）根據(jù)牛頓第二定律：

FA=BIL， ，v=at

解得：

（2）

（3）

（4）撤銷(xiāo)外力后，導(dǎo)體棒向上做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)。

速度減到零后，如μ＜tgθ，停止后再向下加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體受力平衡時(shí)，速度達(dá)到最大并穩(wěn)定；如μ≥tgθ ，靜止。