Question

【题目】如图，间距为L的两平行金属导轨与阻值为R的定值电阻相连，导轨足够长且电阻不计，导轨所在平面与水平面成θ角。整个装置处于磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。导轨上质量为m、电阻为r的金属杆CD，在沿导轨平面向上的外力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速直线运动，杆与导轨间的动摩擦因数为μ。设刚开始运动时t=0，求：

（1）外力随时间t的变化关系；

（2）t=t1时，电阻R上消耗的功率；

（3）0 - t1时间内，通过电阻R的电量；

（4）若t1末撤销外力，请分析说明导体棒CD的运动情况。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3) (4) 撤销外力后，导体棒向上做加速度减小的减速运动， μ＜tgθ 停止后再向下加速度减小的加速运动，当导体受力平衡时，速度达到最大并稳定。μ≥tgθ 静止

【解析】（1）根据牛顿第二定律：

FA=BIL， ，v=at

解得：

（2）

（3）

（4）撤销外力后，导体棒向上做加速度减小的减速运动。

速度减到零后，如μ＜tgθ，停止后再向下加速度减小的加速运动，当导体受力平衡时，速度达到最大并稳定；如μ≥tgθ ，静止。