Question

1．足夠長的光滑平行金屬導軌豎直放置，勻強磁場垂直紙面向外，相同規(guī)格的燈泡L₁、L₂均標有“3V，3W”的字樣，連接成圖（甲）所示的電路．電鍵S斷開時，將一根電阻不計、質量m=0.2kg的金屬棒從導軌上由靜止釋放，棒與導軌接觸良好，導軌電阻不計，計算機采集較長過程的數據并繪出完整的U-I圖象如圖（乙）所示，根據圖象可以推知金屬棒所能達到的最大速度v_m=1m/s．若僅改變金屬棒的質量，閉合電鍵S，重新操作，為使金屬棒達到最大速度后兩只燈泡能夠正常發(fā)光，金屬棒的質量應調整為0.5kg．

Answer 1

分析 記錄較長時間說明導體棒已經勻速，由此得到勻速運動的電動勢和電流強度大小，根據閉合電路的歐姆定律和共點力的平衡條件進行解答；閉合電鍵S，金屬棒達到最大速度后兩只燈泡能夠正常發(fā)光，由此求解電動勢和電流強度，根據電功率和機械功率的關系求解．

解答 解：計算機采集較長過程的數據并繪出完整的U-I圖象如圖（乙）所示，根據圖線可得勻速運動時的電流強度為I=0.8A，對應的電壓為E=2.5V；
根據共點力的平衡條件可得BIL=mg，解得BL=$\frac{mg}{I}=\frac{2}{0.8}=2.5$ （Tm）
根據E=BLv可得：v=$\frac{E}{BL}=\frac{2.5}{2.5}m/s=1m/s$；
兩只燈泡都能正常發(fā)光時回路中的感應電動勢E′=BLv′=3V，金屬棒中的電流強度為I′=2×$\frac{3}{3}$A=2A；
解得最大速度v′=$\frac{E′}{BL}=\frac{3}{2.5}m/s$；
根據電功率和機械功率的關系可得：m′gv′=2P，
解得：$m′=\frac{2P}{gv′}=\frac{2×3}{10×\frac{3}{2.5}}kg$=0.5kg．
故答案為：1；0.5．

點評 本題主要是考查電磁感應現象與電路的問題，分析電路的連接情況、根據法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律結合圖線給出的情景獲取信息進行解答．