如圖1所示，兩根足夠長的平行金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直於MN、PQ放...

問題詳情：

如圖1所示，兩根足夠長的平行金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直於MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質量為m，導軌處於勻強磁場中，磁場的方向垂直於導軌平面斜向上，磁感應強度大小為B，金屬導軌的上端與開關S、定值電阻R1和電阻箱R2相連。不計一切摩擦，不計導軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g，現閉合開關S，將金屬棒由靜止釋放。

（1）判斷金屬棒ab中電流的方向；

（2）若電阻箱R2接入電路的阻值為R2=2 R1，當金屬棒下降高度為h時，速度為v，求此過程中定值電阻R1上產生的焦耳熱Q1；

（3）當B=0.40T，L=0.50m，α=37°時，金屬棒能達到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關係如圖2所示。取g = 10m/s2，sin37°= 0.60，cos37°= 0.80。求定值電阻的阻值R1和金屬棒的質量m。

【回答】

【解】（14分）

（1）由右手定則，金屬棒ab中的電流方向為b到a。   （2分）

（2）由能量守恆，金屬棒減小的重力勢能等於增加的動能和電路中產生的焦耳熱，

（3分）

得：。  （2分）

   （3）寫出閉合電路歐姆定律        2分

平衡方程                2分

得出速度v的函式關係式  5分

結果各                   1分        （3） 共7分

知識點：法拉第電磁感應定律

題型：計算題