Question

如圖所示，長為L、電阻r＝0.3 Ω、質(zhì)量m＝0.1 kg的金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌間距也是L，棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌左端接有R＝0.5 Ω的電阻，量程為0～3.0 A的電流表串接在一條導(dǎo)軌上，量程為0～1.0 V的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場向下穿過平面．現(xiàn)以向右恒定外力F使金屬棒右移，當(dāng)金屬棒以v＝2 m/s的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動(dòng)時(shí)，觀察到電路中的一個(gè)電表正好滿偏，而另一個(gè)電表未滿偏，問：

(1)此滿偏的電表是什么表？說明理由．

(2)拉動(dòng)金屬棒的外力F多大？

(3)此時(shí)撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來，最終停止在導(dǎo)軌上．求從撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)的過程中通過電阻R的電量．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)滿偏的電表是電壓表．因?yàn)槿綦娏鞅頋M偏，電路中的電流I＝3 A，電阻R兩端的電壓U＝IR＝1.5 V，已超過電壓表量程． 　　(2)外力拉動(dòng)金屬棒勻速右移時(shí)，外力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率．根據(jù)功能關(guān)系有 　　而，所以N＝1.6 N 　　(3)撤去外力F后，金屬棒CD做減速運(yùn)動(dòng)，把金屬棒減速至零的時(shí)間分成許多極短的時(shí)間間隔Δt1、Δt2、…、Δtn，在每一個(gè)極短的時(shí)間間隔內(nèi)電流強(qiáng)度可以認(rèn)為保持不變，大小分別為I1、I2、…、In，由動(dòng)量定理可得金屬棒在整個(gè)時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量變化等于各段時(shí)間內(nèi)所受安培力的沖量之和，即： 　　　　即mv＝BLq 　　由電磁感應(yīng)定律原來勻速右移的棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢代入上式得

提示：

由兩表的量程和電阻R的大小可判定哪一個(gè)表滿偏；由功能關(guān)系即可求出外力F的大小；撤去外力后，感應(yīng)電流大小不斷變化，平均作用力的沖量BIL·Δt＝BLq＝m·Δv，變力作用下的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問題可從電荷量的角度進(jìn)行分析．