Question

如图所示，水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置，导轨的电阻不计，间距为l = O.5 m，左端通过导线与阻值R =3Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值为R_L=6Ω的小灯泡L连接，在CDEF矩形区域内有竖直向上，磁感应强度B = O.2T的匀强磁场。一根阻值r =O.5Ω、质量m = O.2kg的金属棒在恒力F =2 N的作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动，经过t =1 s刚好进入磁场区域。求金属棒刚进入磁场时：

1.金属棒切割磁场产生的电动势；

2.小灯泡两端的电压和金属棒受安培力。

Answer

1.1V

2.0. 8V    0.04N

【解析】（1）0~1s棒只受拉力，由牛顿第二定律F=ma

可得金属棒进入磁场前的加速度         （1分）

设其刚要进入磁场时速度为v，由v=at=10m/s                  （1分）

金属棒进入磁场时切割磁感线，感应电动势E=Blv=0.2×0.5×10V=1V（2分）

（2） 小灯泡与电阻R并联，

通过金属棒的电流大小        （2分）

小灯泡两端的电压U=E－Ir=1－0.4×0.5=0. 8V             （1分）

金属棒受到的安培力大小 FA=BIl=0.2×0. 4×0.5N=0.04N    （2分）

由左手定则可判断安培力方向水平向左                    （1分）