Question

（12分）如圖所示，兩足夠長平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面夾角α＝30°，導軌上端跨接一定值電阻R，導軌電阻不計．整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，長為L的金屬棒cd垂直于MN、PQ放置在導軌上，且與導軌保持電接觸良好，金屬棒的質量為m、電阻為r，重力加速度為g，現將金屬棒由靜止釋放，當金屬棒沿導軌下滑距離為s時，速度達到最大值v_m．求：

（1）金屬棒開始運動時的加速度大小；
（2）勻強磁場的磁感應強度大小；
（3）金屬棒沿導軌下滑距離為s的過程中，電阻R上產生的電熱．

Answer 1

見解析

本題考查牛頓第二定律的應用，金屬棒開始下滑時沒有切割磁感線，只有重力沿斜面向下的分力提供加速度，當導體棒勻速下滑時，所受安培力水平向右，由受力平衡可求得安培力，由公式F=BIL和歐姆定律可求得磁感強度B的大小，焦耳熱可根據功能關系求解，重力做功轉化為焦耳熱和動能