如图所示,长为L,电阻为r=0.30Ω、质量为m=0.10kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也为L,金属棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有阻值R=0.50Ω的电阻。量程为0~3.OA的电流表串接在一条导轨上,量程为0~1.OV的电压表接在电阻R的两端。垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒向右移动。当金属棒以V=2.0m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏。问:
小题1:满偏的电表是什么表?说明理由。
小题2:拉动金属棒的外力F多大?
小题3:若此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上。求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。
小题1:电压表满偏
小题2:1.6N
小题3:q=mv/BL=0.25C
(1)电压表满偏
理由是:若电流表满偏,回路中的电流应是I=3.0A,则电压表的示数应是U=IR=1.5V大于电压表量程;这不符合题意;若是电压表满偏,这时回路的电流是I=U/R=2.0A,说明电流表未满偏。
(2)根据能的转化和守恒定律:F v=I2(R+r),而I=U/R,
解得: F=U2(R+r)/R2v="1.6N "
(3) 取极小的Dt时,可以看作匀变速运动由牛二定律:
F=ma, 即 BIL=ma=mDv/Dt,
可以得到: BILDt1=mDv1 BILDt2=mDv2
BILDt3=mDv3 ……
BILDtn=mDvn
两边求和BI1LDt1+ BI2LDt2+…= mDv1+ mDv2+…
即 BLq=mΔv="mv "
q=mv/BL=0.25C