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【如图所示,竖直平面内有间距l=40cm、足够长的平行直导轨,导轨上端连接一开关S.长度恰好等于导轨间距的导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab棒的电阻R=0.40Ω,质量m=0.20kg.导轨电阻不计】
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问题描述:

如图所示,竖直平面内有间距l=40cm、足够长的平行直导轨,导轨上端连接一开关S.长度恰好等于导轨间距的导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab棒的电阻R=0.40Ω,质量m=0.20kg.导轨电阻不计,整个装置处于与导轨平面垂直的水平匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.50T,方向垂直纸面向里.空气阻力可忽略不计,取重力加速度g=10m/s2.

(1)当t0=0时ab棒由静止释放,t=1.0s时,闭合开关S0求:

①闭合开关S瞬间ab棒速度v的大小;

②当ab棒向下的加速度a=4.0m/s2时,其速度v′的大小;

(2)若ab棒由静止释放,经一段时间后闭合开关S,ab棒恰能沿导轨匀速下滑,求ab棒匀速下滑时电路中的电功率P.

陶守林回答:
  (1)①在t=1.0s时,金属棒的速度v=gt=10m/s.    ②根据牛顿第二定律得:mg-F安=ma   又F安=BIL=B
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