题目

题型：不详难度：来源：

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（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。一质量为m，电阻不计的金属棒ab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，不计导轨的电阻。
（1）当K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R多大？
（2）当K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，则此稳定速度的大小为多大？下落s的过程中所需的时间为多少？
（3）先把开关K接通2，待ab达到稳定速度后，再将开关K接到3。试通过推导，说明ab棒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？（设电容器不漏电，此时电容器还没有被击穿）

答案

（1）
（2）
（3）“匀加速直线运动”，电流是恒定的

解析

（1）由 （1分）   （1分）
得 （1分）
（2）由 （2分）    得    （1分）
由动量定理，得 （1分）其中=（1分）
得 （1分） （或）
（3）K接3后的充电电流（1分）
 （1分）   得=常数（1分）
所以ab棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的。（1分）
  （1分），
根据能量转化与守恒得  （1分）
 （1分）（或）