问题
问答题
光滑的平行金属导轨长为L=2m，两导轨间距d=0.5m，轨道平面与水平面的夹角为θ=30°，导轨上端接一阻值为R=0.5Ω的电阻，其余电阻不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，如图所示，有一不计电阻的金属棒ab的质量m=0.5kg，放在导轨最上端．当棒ab从最上端由静止开始自由下滑到达底端脱离轨道时，电阻R上产生的热量为Q=1J，g=10m/s2，求：
（1）当棒的速度为V=2m/s时，它的加速度是多少？
（2）棒在下滑的过程中最大速度是多少？
（3）棒下滑过程中通过电阻R的最大电流是多少？
答案
棒做加速度逐渐减小的变加速运动．
（1）速度为v=2m/s时，由感应电动势E=Bdv，感应电流 I=
，得E R
棒所受的安培力为：F=Bld=
=1N B2d2V R
此时棒的加速度为：a=
=3m/s2mgsinθ-F m
（2）棒到达底端时速度最大，根据能量守恒定律：
mgLsinθ=
m1 2
+Q，v 2m
由此可得：vm=4m/s
（3）当棒的速度最大时，线框中感应电动势及感应电流都最大，所以有：
最大电动势为 Em=Bdvm=2V
最大电流为 Im=
=4A Em R
答：
（1）当棒的速度为V=2m/s时，它的加速度是3m/s2．
（2）棒在下滑的过程中最大速度是4m/s．
（3）棒下滑过程中通过电阻R的最大电流是4A．