Question

【题目】如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m，导轨平面与水平面成θ = 37°角，下端连接阻值为R＝2Ω的电阻。磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4T。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。金属棒沿导轨由静止开始下滑。(g=10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向；

(2)求金属棒下滑速度达到5m/s时的加速度大小；

(3)当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R消耗的功率。

Answer 1

【答案】（1）由到 （2）（3）

【解析】

（1）由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由到。

（2）金属棒下滑速度达到时产生的感应电动势为

感应电流为，金属棒受到的安培力为

由牛顿第二定律得：，解得：。

（3）设金属棒运动达到稳定时，所受安培力为，棒在沿导轨方向受力平衡

，解得：，又：，

电阻消耗的功率：。