如图甲所示,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,导轨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。在矩形区域CDF

◎ 题目

如图甲所示,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,导轨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。在矩形区域CDFE内有竖直向上的匀强磁场,CE长为2m,CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示,在t=0时,一阻值为2Ω的金属棒在水平恒力F作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动,在金属棒从AB位置运动到EF位置的过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:

(1)通过小灯泡的电流大小  
(2)恒力F的大小  
(3)4s末金属棒的速度大小   
(4)金属棒的质量

◎ 答案

(1)0.1A (2)0.3N  (3)1m/s (4)1.2kg

◎ 解析


试题分析:(1)金属棒未进入磁场时,
由法拉第电磁感应定律可得:
通过小灯泡的电流
(2)因灯泡亮度不变,故4s末金属棒恰好进入磁场且做匀速运动,此时金属棒中的电流为:
则恒力
(3)4s后回路中的感应电动势为:

则可知4s末金属棒的速度
(4)由运动学公式可知前4s金属棒的加速度为:

故金属棒的质量
点评:本题涉及到动生电动势和感生电动势,但二者却不是同时出现的,先是感生电动势,4s后是动生电动势,本题还要根据欧姆定律和串并联关系求解。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,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,导轨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。在矩形区域CDF…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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