Question

【題目】如圖所示，在傾角的斜面上，固定一寬的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，一質(zhì)量的金屬棒與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)，取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使金屬棒在導(dǎo)軌上保持靜止，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)。求:

(1)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍；

(2)滿足題中要求條件下，滑動(dòng)變阻器的最大功率。

Answer 1

【答案】(1)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍是；(2)滿足題中要求條件下，滑動(dòng)變阻器的最大功率是。

【解析】

(1)對(duì)金屬棒受力分析，由平衡條件得：

最大靜摩擦力：

由安培力公式得：

由閉合電路的歐姆定律得：

當(dāng)滑動(dòng)變阻器取最大值時(shí)，回路中電流最小，金屬棒剛好不下滑，此時(shí)向上。由平衡條件得：

解得：

當(dāng)滑動(dòng)變阻器取最小值時(shí)，回路中電流最大，金屬棒剛好不上滑。此時(shí)向下。由平衡條件得：

解得：

滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍：

；

(2)滑動(dòng)變阻器的功率：

當(dāng)時(shí)功率最大，最大功率為：

。