Question

如圖所示，水平面上有兩電阻不計的金屬導軌平行固定放置，間距d 為0.5米，左端通過導線與阻值為2歐姆的電阻R連接，右端通過導線與阻值為4歐姆的小燈泡L連接；在CDEF矩形區域內有豎直向上均勻磁場，CE長為2米，CDEF區域內磁場的磁感應強度B如圖所示隨時間t變化；在t=0s時，一阻值為2歐姆的金屬棒在恒力F作用下由靜止從AB位置沿導軌向右運動，金屬棒與金屬導軌的摩擦力為0.2N.當金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡始終正常發光。求：

 

（1）小燈泡的額定電流強度；

（2）恒力F的大��；

（3）運動到EF位置過程中金屬棒的最大動能。

 

Answer 1

（1）在金屬棒棒未進磁場，電路中總電阻:R_總=R_L+R/2=4+ 2/2 = 5Ω (2分)

線框中感應電動勢： (2分)

燈泡的額定電流強度 :       (1分)

(2)因燈泡中亮度不變，故在4秒末金屬棒棒剛好進入磁場，且作勻速直線運動，

此時金屬棒棒中的電流強度：（3分）

恒力F的大�。篎 = F_A- +f= Bid+f=2×0.3×0.5 N+0.2N = 0.5 N  （2分）

(3)金屬棒產生感應電動勢：（2分）

金屬棒在磁場中的速度：  （2分）

金屬棒的加速度： （1分）

據牛頓第二定律，金屬棒的質量： （2分）

E_k =mv²/2=0.6J    （1分）

解析:略