Question

（16分）如圖一所示，豎直面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5 m，上端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為2 W的電阻R連接，下端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為4 W的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖二所示，CE長(zhǎng)為2 m。在t＝0時(shí)，電阻2 W的金屬棒以某一初速度從AB位置緊貼導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，小燈泡的亮度沒(méi)有發(fā)生變化，g取10m/s²。求：

（1）通過(guò)小燈泡的電流強(qiáng)度

（2）金屬棒的質(zhì)量

（3）t=0.25s時(shí)金屬棒兩端的電勢(shì)差

（4）金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，電阻R中的焦耳熱

Answer 1

（1）金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，

 

（2）因燈泡亮度不變，故0.2s末金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好勻速運(yùn)動(dòng)，

所以金屬棒的質(zhì)量m=G/g=0.024Kg          （1分）

（3） 金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)勢(shì)

        

金屬棒從CD位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程的時(shí)間為t₂=

在這段時(shí)間內(nèi)U=Ｉ_LR_L=0.4×4V=1.6V，所以t=0.25s時(shí)金屬棒兩端的電勢(shì)差為1.6V（2分）

（4）金屬棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前，電阻R中的焦耳熱

   （1分）

金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中的焦耳熱

    （2分）

金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，電阻R中的焦耳熱

（1分）