问题 问答题

如图甲,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距为d,右端通过导线与阻值为R的小灯泡L连接,在面积为S的CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间变化如图乙,在t=0时,一阻值为R的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动,当t=t0时恰好运动到CD位置,并开始在磁场中匀速运动.求:

(1)0~t0时间内通过小灯泡的电流

(2)金属棒在磁场中运动速度的大小

(3)金属棒的质量m.

答案

(1)0~t0时间内,闭合电路产生的感应电动势

E1=

△?
△t
=
S△B
△t
=
SB0
t0

通过小灯泡的电流I=

E1
2R

联立①②,得I=

SB0
2Rt0

(2)若金属棒在磁场中匀速运动的速度为v,则

金属棒的动生电动势E2=BLV=B0dv ④

金属棒的电流I′=

E2
2R

因为金属棒做匀速运动,有F=F即F=I′dB0  ⑥

联立④⑤⑥,得v=

2FR
B02d2

(3)0~t0时间内金属棒只受到拉力F的作用,做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F=ma ⑧

运动学公式有a=

v
t0
  ⑨

联立⑦⑧⑨,得金属棒的质量:m=

B02d2t0
2R

答:(1)0~t0时间内通过小灯泡的电流

SB0
2Rt0

(2)金属棒在磁场中运动速度的大小

2FR
B02d2

(3)金属棒的质量

B02d2t0
2R

单项选择题 A3/A4型题
单项选择题