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：

小题1:金属棒切割磁场产生的电动势；
小题2:小灯泡两端的电压和金属棒受安培力。

Answer 1

小题1:1V
小题2:0. 8V    0.04N

（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 F_A=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）