Question

如图20所示，间距的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成角放置，导轨电阻不计，导轨上端连有的电阻，磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨平面向上，时刻有一质量，电阻的金属棒，以的初速度从导轨上某一位置开始沿导轨向上滑行，金属棒垂直导轨且与导轨接触良好，与此同时对金属棒施加一个沿斜面向上且垂直于金属棒的外力，使金属棒做加速度大小为的匀减速直线运动，则：

（1）时，外力的大小？

（2）若已知金属棒运动从开始运动到最高点的过程中，电阻上产生的热量为，求 此过程中外力做的功？

（3）到最高点后，撤去外力，经过足够长时间后，最终电阻上消耗的功率是多 少？

Answer

22.（1）   （2）   （3）

23.【解析】（1），其中，得；

如图受力分析，有 ，

其中，，

解得：

（2）到最高点位移:,

由动能定理得：，

其中，

解得：

（3）如图，最后稳定时导体棒速度满足:，

     解得：

本题考查电磁感应与牛顿运动定律和能量的结合，根据导体棒做匀加速运动，求出末速度，求出安培力，在下落过程中根据动能定理求出拉力做功