如图*所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻...
问题详情：
如图*所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值
=4Ω的小灯泡L连接．在CDEF整个矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长x=4m，CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示．在t=0时，有一阻值r=2Ω的金属棒在水平向右的恒力F作用下由静止开始从PQ位置沿导轨向右运动．已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，金属棒始终垂直于两导轨并且和两导轨接触良好，小灯泡的亮度没有发生变化．求：
（1）通过小灯泡的电流；
（2）恒力F的大小；
（3）金属棒的质量及金属棒在磁场区域运动过程中流过金属棒的电量．
【回答】
解：⑴由图乙可知，在t=0至t=4s内，金属棒未进入磁场；磁场变化导致电路中产生感应电动势，形成的电路为r与R并联，再与
串联．
此过程中的感应电动势为：
V=1V (2分)
回路的总电阻为：
=5Ω (2分)
则通过小灯泡的电流为：
=0.2A (2分)
⑵因灯泡亮度不变，故4s末金属棒进入磁场时刚好做匀速运动，由电流分配关系可知回路的总电流为：
=0.6A (2分)
故恒力F的大小为：
=0.6N (2分)
⑶当金属棒在磁场区域运动时，由于金属棒切割磁感线产生电动势，形成的电路为R与
并联，再与r串联，此时电路的总电阻为：
Ω (2分)
金属棒切割磁感线产生电动势为：
=2V (2分)
而
∴
=2m/s
金属棒在0~4s内运动的加速度为：
(2分)
由牛顿第二定律知金属棒的质量为：
=1.2kg (2分)
由电流的定义式知流过金属棒的电量为：
=1.2C (2分)
知识点：牛顿运动定律的应用
题型：计算题
