1)设导体速度为V,它受到的电磁力为:
F=B²L²Vcosθ/(R+r)
当速度达到最大时,显然要有:导体重力沿斜面向下的分力等于导体所受的电磁力沿斜面向上的分力,所以有:
Fcosθ=mg sinθ,即:
B² L²Vcos²θ / (R+r)=mg sinθ
所以,最大速度为:
Vmax= (R+r)mg sinθ / (B² L²cos²θ)
2)当速度达到Vmax/3时,它所受的电磁力沿斜面向上的分力应为重力沿斜面向下分力的1/3,所以,它所受的合力为:
F合=mg sinθ/3
所以,其加速度为:
a=F合/m=gsinθ/3
3)显然,当速度达到最大时,回路上产生的电功率最大.根据能量守恒定律,此时的电能完全由重力对导体做功转化而来,所以最大电功率为:
Pmax=Vmax* mg*sinθ=(R+r)m²g² sin²θ / (B² L²cos²θ)
注意导体速度沿斜面方向,因此重力必须分解到斜面方向上,得到的功率才正确.