Question

如圖所示，水平面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5 m，左端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為2 W的電阻R連接，右端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為4 W的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，CE長(zhǎng)為2 m，CDEF區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖所示，在t＝0時(shí)，一阻值為2 W的金屬棒在恒力F作用下由靜止開(kāi)始從ab位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒從ab位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，小燈泡的亮度沒(méi)有發(fā)生變化，求：

（1）通過(guò)小燈泡的電流強(qiáng)度。
（2）恒力F的大小。
（3）金屬棒的質(zhì)量。

Answer 1

(1)0.1A  （2）1m/s  （3）0.8kg

試題分析：(1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)，電路總電阻
回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：   
燈泡中的電流強(qiáng)度為：            
(2)因金屬棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，則
         
又：      
解得：v=1m/s               
(3)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)的加速度為：    
金屬棒的質(zhì)量：        
點(diǎn)評(píng)：在金屬棒到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域以前，磁場(chǎng)變化，閉合回路的電動(dòng)勢(shì)為感生電動(dòng)勢(shì)，金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁場(chǎng)不變，金屬棒切割磁感線，電動(dòng)勢(shì)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。