Question

(16分)如图所示，足够长的U形导体框架的宽度L=0.5m，电阻可忽略不计，其所在平面与水平面成θ=37°角．有一磁感应强度B=0.8T的匀强磁场，方向垂直于导体框平面．一根质量m=0.2kg、电阻为R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，某时刻起将导体棒由静止释放．已知导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5.(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²)

(1)求导体棒刚开始下滑时的加速度的大小．

(2)求导体棒运动过程中的最大速度和重力的最大功率．

(3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，通过导体棒横截面的电量Q=2C，求导体棒在此过程中消耗的电能．

Answer

（1）a=2 m/s2  （2）；  （3）

【解析】

试题分析：(1)由题意知，导体棒刚开始下滑时受重力、支持力、摩擦力的作用

根据牛顿第二定律

解得：a=2 m/s2

(2)导体棒运动后，将受安培力的作用，切割磁感线产生电动势，电流

安培力

对导体棒，知当加速度a=0时，速度最大

即，代入数据解得：

此时重力的功率最大为

（3）设该过程中导体棒通过的位移为x，根据电量得：

解得：x=10m

根据能量守恒

得：

考点：本题考查牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律及能量守恒。