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如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m,导轨平面与水平面夹角为α...

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m,导轨平面与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0T,与导轨上端相连的电池的电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,与单刀双掷开关触点“2”相连的电阻R2=1.0Ω,电路中其它电阻不计.当S与触点“1”接通时,导体棒刚好保持静止状态.求:
(1)匀强磁场的方向;
(2)S与触点“1”接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与触点“2”接通后,导体棒的最大速度.

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(1)当S与触点“1”接通时,导体棒刚好保持静止状态,安培力与重力沿斜面向下的分力平衡,根据左手定则判断匀强磁场的方向; (2)S与触点“1”接通时,由闭合电路欧姆定律求出电路中电流,由并联电路的特点,求出通过导体棒的电流,即可求出其发热功率; (3)当开关S与触点“2”接通后,导体棒先向下做加速运动,后做匀速运动,此时速度最大,根据平衡条件和安培力公式求出最大速度. 【解析】 (1)当S与触点“1”接通时,导体棒刚好保持静止状态,安培力与重力沿斜面向下的分力平衡,则安培力方向沿斜面向上,根据左手定则,磁场的方向是垂直斜面向下 (2)当S与“1”接通时    导体棒上的电流  导体棒的发热功率 (3)S与“1”接通时,导体棒平衡BIL-mgsinα=0 S与“2”接通后,导体棒加速下滑,达到最大速度时应满足  BI′L-mgsinα=0 比较两种情况,得知流过导体棒的电流为 I′=I=1.8A    得导体棒的最大速度为    代入数据,求得  vm=3.6m/s 答: (1)匀强磁场的方向垂直斜面向下; (2)S与触点“1”接通时,导体棒的发热功率是4.86W; (3)当开关S与触点“2”接通后,导体棒的最大速度是3.6m/s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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