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)軌向右運動,金屬棒與金屬導(dǎo)軌的摩擦力為0.2N.當金屬棒從AB位置運動到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度;
(2)恒力F的大小;
(3)運動到EF位置過程中金屬棒的最大動能。
(1)在金屬棒棒未進磁場,電路中總電阻:R總=RL+R/2=4+ 2/2 = 5Ω (2分)
線框中感應(yīng)電動勢: (2分)
燈泡的額定電流強度 : (1分)
(2)因燈泡中亮度不變,故在4秒末金屬棒棒剛好進入磁場,且作勻速直線運動,
此時金屬棒棒中的電流強度:(3分)
恒力F的大。篎 = FA- +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)
Ek =mv2/2=0.6J (1分)
略
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A、一起勻速直線運動 | B、一起加速運動 | C、B加速、A減速 | D、無法判斷,因為A、B的質(zhì)量關(guān)系及接觸面間的摩擦情況未知 |
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