如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接;在CDEF矩形区域内有

◎ 题目

如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为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长为2mCDEF区域内磁场的磁感应强度B如图所示随时间t变化;在t=0s时,一阻值为2Ω的金属棒在恒力F作用下由静止从AB位置沿导轨向右运动,当金属棒从AB位置运动到EF位置的全过程中,小灯泡的亮度都没有变化。求:⑴通过小灯泡的电流强度;⑵恒力F的大小;⑶金属棒的质量。

◎ 答案

⑴0.1A  ⑵0.3N ⑶1.2kg

◎ 解析

⑴金属棒未进入磁场,电路总电阻R=R+RL=5Ω      ①
回路中的感应电动势E=="0.5V         " ②
通过灯泡的电流  IL=="0.1A           " ③
⑵因灯泡亮度不变,故在t=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为
I=IR+IL=0.3A            ④
恒力F的大小为 F=F=BId=2×0.3×0.5N="0.3N    " ⑤
⑶金属棒进入磁场后回路中的总电阻   ⑥
金属棒中感应电动势 E=Bdv=I="1v       " ⑦
t=4s末金属棒的速度 v=="1m/s    " ⑧
 0~4s金属棒的加速度  a=v/t=0.25m/s2        ⑨
由F="ma" 得金属棒的质量  m=F/a=1.2kg

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接;在CDEF矩形区域内有…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的磁变类问题】  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。

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