Question

如圖所示，水平面上有兩根光滑金屬導軌平行固定放置，導軌的電阻不計，間距為l = O.5 m，左端通過導線與阻值R =3Ω的電阻連接，右端通過導線與阻值為R_L=6Ω的小燈泡L連接，在CDEF矩形區域內有豎直向上，磁感應強度B = O.2T的勻強磁場。一根阻值r =O.5Ω、質量m = O.2kg的金屬棒在恒力F =2 N的作用下由靜止開始從AB位置沿導軌向右運動，經過t =1 s剛好進入磁場區域。求金屬棒剛進入磁場時：

1.金屬棒切割磁場產生的電動勢；

2.小燈泡兩端的電壓和金屬棒受安培力。

 

Answer 1

【答案】

 

1.1V

2.0. 8V    0.04N

【解析】（1）0~1s棒只受拉力，由牛頓第二定律F=ma

可得金屬棒進入磁場前的加速度         （1分）

設其剛要進入磁場時速度為v，由v=at=10m/s                  （1分）

金屬棒進入磁場時切割磁感線，感應電動勢E=Blv=0.2×0.5×10V=1V（2分）

（2） 小燈泡與電阻R并聯，

通過金屬棒的電流大小        （2分）

小燈泡兩端的電壓U=E－Ir=1－0.4×0.5=0. 8V             （1分）

金屬棒受到的安培力大小 F_A=BIl=0.2×0. 4×0.5N=0.04N    （2分）

由左手定則可判斷安培力方向水平向左                    （1分）