如圖所示，豎直放置的兩根足夠長的光滑金屬導軌相距為L，導軌的兩端分別與電源（串有一滑動變阻器R）、定值電阻、電...

問題詳情：

如圖所示，豎直放置的兩根足夠長的光滑金屬導軌相距為L，導軌的兩端 分別與電源（串有一滑動變阻器 R）、定值電阻、電容器（原來不帶電）和開關K相連．整個空間充滿了垂直於導軌平面向外的勻強磁場，其磁感應強度的大小為B．一質量為m，電阻不計的金屬棒 ab 橫跨在導軌上．已知電源電動勢為E，內阻為r，電容器的電容為C，定值電阻的阻值為R0，不計導軌的電阻．

（1）當K接1時，金屬棒 ab 在磁場中恰好保持靜止，則滑動變阻器接入電路的阻值 R 為多大？

（2）當 K 接 2 後，金屬棒 ab 從靜止開始下落，下落距離 s 時達到穩定速度，則此穩定速度的大小為多大？下落 s 的過程中所需的時間為多少？

（3） ab 達到穩定速度後，將開關 K 突然接到3，試通過推導，說明 ab 作何種*質的運動？求 ab 再下落距離 s 時，電容器儲存的電能是多少？（設電容器不漏電，此時電容器沒有被擊穿）

【回答】

（1）（2）（3）勻加速直線運動

【解析】

（1）金屬棒ab在磁場中恰好保持靜止，由BIL=mg  

    得  （2）由   

得   由動量定理，得  其中 得 （3）K接3後的充電電流  mg-BIL=ma   

得=常數 所以ab棒的運動*質是“勻加速直線運動”，電流是恆定的．   v22-v2=2as 根據能量轉化與守恆得   解得：

【點睛】

本題是電磁感應與電路、力學知識的綜合，關鍵要會推導加速度的表示式，通過分析棒的受力情況，確定其運動情況．

知識點：磁場對通電導線的作用力

題型：解答題