如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接．在CDEF矩形区域内有-00教育-零零教育信息网

如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接．在CDEF矩形区域内有

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 闭合电路欧姆定律/2022-12-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值R_L=4Ω的小灯泡L连接．在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l=2m，有一阻值r=2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处．CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示．在t=0至t=4s内，金属棒PQ保持静止，在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动．已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：
（1）通过小灯泡的电流．
（2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小．

魔方格

◎ 答案

（1）在t=0至t=4s内，金属棒PQ保持静止，磁场变化导致电路中产生感应电动势．
电路为r与R并联，再与R_L串联，电路的总电阻
R_总=R_L+

R+r

=5Ω ①
此时感应电动势为E₁=

△Φ

△t

△B

△t

=0.5×2×0.5V=0.5V ②
通过小灯泡的电流为：I₁=

R总

=0.1A ③
（2）当棒在磁场区域中运动时，由导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与R_L并联，再与r串联，此时电路的总电阻
R_总′=r+

RRL

R+RL

=2Ω+

4×2

4+2

Ω=

Ω ④
由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流I_L=0.1A，则流过棒的电流为
由并联电路的规律可得：
I=I_L+I_R=I_L+

ILRL

=0.3 A，⑤
棒产生的感应电动势为 E₂=Bdv ⑥
解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小 v=1m/s ⑦
答：
（1）通过小灯泡的电流是0.1A．
（2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小是1m/s．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

专家分析，试题“如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接．在CDEF矩形区域内有…”主要考查了你对【闭合电路欧姆定律】，【法拉第电磁感应定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。