Question

（1）通過小燈泡的電流I．
（2）水平恒力F的大小．

（3）金屬桿的質量m．

Answer 1

(1)0.1A(2)0.3N(3)1.2Kg

（1）當F力作用下，棒未運動到磁場區時，磁場變化導致電路中產生電動勢．電路為r與R并聯，再與R_L串聯，R_總＝5Ω                  （2分）
此時電動勢   （2分）
通過小燈泡的電流為：                    （1分）
（2）當力F作用下，棒運動到磁場區時，是由于導體棒切割磁感線產生電動勢，電路為R與R_L并聯，再與r串聯，此時電路的總電阻：（2分）
由于燈泡中電流不變，所以燈泡的電流I_RL＝0.1A，則流過棒的電流為
I_總＝0.3A（1分）
棒受安培力為：F_A＝I_總lB＝0.3×0.5×2＝0.3N                                           （2分）
燈泡中電流不變，知棒必勻速運動，由平衡知：外力F有：F＝F_A＝0.3N （1分）
（3）分析動生電動勢，則     （1分）
而E＝Blv 所以棒速度為：     v＝1m/s               （2分）
由圖象知：棒受恒力F由靜止開始運動到4s時，速度變為v＝1m/s，由牛頓定律有
F＝ma                                                    （1分）
由運動學公式v＝at                                              （1分）
解得      m＝＝1.2kg                                        （1分）