昆山市第一中学 凌云如图所示,竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L,导轨的两端分别与电源、滑动变阻器R、定值电阻、电容器和开关相连,电容器原来不带电且耐压足够大,整个装置处在垂直于导轨平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场中,一质量为m的金属棒ab(电阻不计)横跨在导轨上.已知电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R0,不计导轨电阻.求:
(1)当S接1时,金属棒ab在磁场中恰好保持静止,则滑动变阻器接入电路的阻值多大?
(2)当S接2后,金属棒ab从静止开始下落,下落距离s时达到稳定速度,则此稳定速度多大?下落s 过程...
如图所示,竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L,导轨的两端分别与电源、滑动变阻器R、定值电阻、电容器和开关相连,电容器原来不带电且耐压足够大,整个装置处在垂直于导轨平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场中,一质量为m的金属棒ab(电阻不计)横跨在导轨上.已知电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R0,不计导轨电阻.求:
(1)当S接1时,金属棒ab在磁场中恰好保持静止,则滑动变阻器接入电路的阻值多大?
(2)当S接2后,金属棒ab从静止开始下落,下落距离s时达到稳定速度,则此稳定速度多大?下落s 过程历时多少?
(3)先把S接通2,待ab达到稳定速度后,再将S接到 3,试通过计算,说明ab此后的运动性质如何?求ab再下落距离s时,电容器储存的电能是多少?
参考
:
(1)对棒由平衡条件: BIL=mg.......① 由欧姆定律 I =
...........②
由①、② 得: R=
(2)由mg=
得 v=
棒下落过程,由牛顿定律: mg-BL
=m
.......③.
=
........④
t=q=
..........⑤. 由④ ⑤得: t=
(3)S 接3后的充电流 I=
.....⑥. mg-BLI=ma .......⑦
由.⑥⑦得:
=定值,故ab棒作匀加速直线运动,电流恒定.
.......⑧ 由能量守恒定律:
...............⑨
解得:
命题人:昆山市第一中学凌云
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