题目

如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d=0．5 m。导轨右端连接一阻值为4 Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度扫随时间t变化如图乙所示，CF长为2 m。在t=0时，电阻为1 Ω的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置整个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化。求：(1)通过小灯泡的电流强度；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量。 答案：(1)金属棒未进入磁场，电路总电阻R总=RL+Rab=5 Ω  ①  回路中感应电动势：E1==0．5 V  ②  灯泡中的电流强度：IL==0．1A  ③  (2)因灯泡亮度不变，故在4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：I=IL=0．1 A  ④  恒力F的大小：F=FA=BId=0．1 N  ⑤  (3)金属棒产生的感应电动势：E2=I(RL+Rab)=0．5 V  ⑥  金属棒在磁场中的速度：v==0．5m／s  ⑦  金属棒的加速度：a==0．125m／s2  ⑧  金属棒的质量：m==0．8kg  ⑨

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