Question

【題目】如圖所示，電阻r=0.3Ω，質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒CD垂直靜置在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌左端接有阻值R=0.5Ω的電阻。量程為0～3.0A的電流表串接在一條導(dǎo)軌上，量程為0～1.0V的電壓表接在電阻R的兩端。垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場向下穿過平面�，F(xiàn)以向右恒定外力F使金屬棒向右移動，觀察到兩表的示數(shù)逐漸變大，最后兩表示數(shù)穩(wěn)定，其中一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏，此時導(dǎo)體棒的速度為v=2m/s。兩電表均為理想電表。求：

（1）拉動金屬棒的外力F多大？

（2）若電表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時刻，撤去外力F，求此后電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？

（3）在（2）的條件下，若測得通過電阻R的電量總共為0.25庫侖，求此后導(dǎo)體棒運動的總位移多大？

Answer 1

【答案】（1）1.6N（2）0.125J（3）0.25

【解析】（1）設(shè)CD桿產(chǎn)生的電動勢為E，電流表的示數(shù)為I．則對R研究，可知：

棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=BLv
由閉合電路歐姆定律有： ，得：

設(shè)CD桿受到的拉力為F，則安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因為穩(wěn)定時棒勻速運動，則有F=FA=1.6N
（2）由能量守恒，回路中產(chǎn)生的電熱Q等于CD棒動能的減少量mv2＝Q
得：Q=×0.1×22J=0.2J
電阻R上產(chǎn)生的電熱

（3）設(shè)導(dǎo)體棒運動的總位移為s，則由

聯(lián)立解得s=0.25m