Question

【题目】如图所示，足够长的平行金属导轨与水平面的夹角，导轨电阻忽略不计，两导轨间距L=1m，导轨上端接入电路，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度B=0.2T。质量m=0. 02kg，阻值r=2的金属棒与导轨垂直并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨上端定值电阻R2=2，R1为滑动变阻器，电源电动势E=4V，内阻不计.（，g取10m/s2）求：

（1）开关S断开，金属棒从导轨上端由静止开始下滑的过程中能达到的最大速度；

（2）开关S闭合，若金属棒能静止在导轨上，滑动变阻器R1接入电路的阻值范围。

Answer 1

【答案】(1)v=8m/s (2)

【解析】

（1）当金属棒的合力为零时，达到最大速度：

①

其中 ②

联立①②可得v=8m/s

（2）当滑动变阻器的阻值取最小值时，流过金属棒的电流最大，所受安培力最大，此时最大静摩擦力向下

③

④

⑤

联立③④⑤可

当滑动变阻器的阻值取最大值时，流过金属棒的电流最小，所受安培力最小，此时最大静摩擦力向上

⑥

⑦

⑧

联立⑥⑦⑧可得

综上