Question

【題目】如圖所示，在傾角的斜面上，固定一寬的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器，電源電動勢，內阻，一質量的金屬棒與兩導軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應強度大小、方向垂直于斜面向上的勻強磁場中。金屬棒與導軌間動摩擦因數，取最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，調節滑動變阻器使金屬棒在導軌上保持靜止，導軌與金屬棒的電阻不計。求:

(1)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍；

(2)滿足題中要求條件下，滑動變阻器的最大功率。

Answer 1

【答案】(1)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍是；(2)滿足題中要求條件下，滑動變阻器的最大功率是。

【解析】

(1)對金屬棒受力分析，由平衡條件得：

最大靜摩擦力：

由安培力公式得：

由閉合電路的歐姆定律得：

當滑動變阻器取最大值時，回路中電流最小，金屬棒剛好不下滑，此時向上。由平衡條件得：

解得：

當滑動變阻器取最小值時，回路中電流最大，金屬棒剛好不上滑。此時向下。由平衡條件得：

解得：

滑動變阻器接入電路中的阻值范圍：

；

(2)滑動變阻器的功率：

當時功率最大，最大功率為：

。