6. 如图所示是依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置,具有操作简单、无需电能、逃生高度不受限制,下降速度可调、可控等优点.
该装置原理可等效为:间距
L=0.5m的两根竖直导轨上部连通,人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑,磁铁产生磁感应强度
B=0.2T的匀强磁场.人和磁铁所经位置处,可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连,整个装置总电阻始终为R,如图所示
在某次逃生试验中,质量
M1=80kg的测试者利用该装置以
v1=1.5m/s的速度匀速下降,已知与人一起下滑部分装置的质量
m=20kg,重力加速度取
g=10m/s
2,且本次试验过程中恰好没有摩擦.
(1)判断导体棒cd中电流的方向;
(2)总电阻R多大?
(3)如要使一个质量
M2=100kg的测试者利用该装置以
v1=1.5m/s的速度匀速下滑,其摩擦力
f多大?
(4)保持第(3)问中的摩擦力不变,让质量
M2=100kg测试者从静止开始下滑,测试者的加速度将会如何变化?当其速度为
v2=0.78m/s时,加速度
多大?要想在随后一小段时间内保持加速度不变,则必需调控摩擦力,请写出摩擦力大小随速率变化的表达式.