Question

如圖所示，水平面上有兩電阻不計的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d 為0.5米，左端通過導(dǎo)線與阻值為2歐姆的電阻R連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為4歐姆的小燈泡L連接；在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上均勻磁場，CE長為2米，CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)軌向右運(yùn)動，金屬棒與金屬導(dǎo)軌的摩擦力為0.2N.當(dāng)金屬棒從AB位置運(yùn)動到EF位置過程中，小燈泡始終正常發(fā)光。求：

 

（1）小燈泡的額定電流強(qiáng)度；

（2）恒力F的大小；

（3）運(yùn)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(jìn)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(yīng)電動勢： (2分)

燈泡的額定電流強(qiáng)度 :       (1分)

(2)因燈泡中亮度不變，故在4秒末金屬棒棒剛好進(jìn)入磁場，且作勻速直線運(yùn)動，

此時金屬棒棒中的電流強(qiáng)度：（3分）

恒力F的大小：F = F_A- +f= Bid+f= 2×0.3×0.5 N+0.2N = 0.5 N  （2分）

(3)金屬棒產(chǎn)生感應(yīng)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(jù)牛頓第二定律，金屬棒的質(zhì)量： （2分）

E_k =mv²/2=0.6J     （1分）

解析:

略