Question

（14分）如圖所示，水平面上有兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)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�。�

（3）金屬棒的質(zhì)量；

（4）8秒內(nèi)通過(guò)電阻R的電量。

Answer 1

（14分）解：（1）金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，R_總＝R_L＋R/2＝5 W，E₁＝＝＝0.5 V，

I_L＝E₁/R_總＝0.1 A，          （4分）

（2）因燈泡亮度不變，故4 s末金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好勻速運(yùn)動(dòng)，

I＝I_L＋I(xiàn)_R＝I_L＋＝0.3 A，F＝F_A＝BId＝0.3 N，   （3分）

（3）    E₂＝I（R＋）＝1 V，v＝＝1 m/s，，

a＝＝0.25 m/s²，m＝＝1.2 kg。   （4分）

（4）  q=q₁+q₂=I₁t₁+I₂t₂=0.05×4+0.2×2  C=0.6 C  （3分）