Question

（1）通过小灯泡的电流I．
（2）水平恒力F的大小．

（3）金属杆的质量m．

Answer 1

(1)0.1A(2)0.3N(3)1.2Kg

（1）当F力作用下，棒未运动到磁场区时，磁场变化导致电路中产生电动势．电路为r与R并联，再与R_L串联，R_总＝5Ω                  （2分）
此时电动势   （2分）
通过小灯泡的电流为：                    （1分）
（2）当力F作用下，棒运动到磁场区时，是由于导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与R_L并联，再与r串联，此时电路的总电阻：（2分）
由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流I_RL＝0.1A，则流过棒的电流为
I_总＝0.3A（1分）
棒受安培力为：F_A＝I_总lB＝0.3×0.5×2＝0.3N                                           （2分）
灯泡中电流不变，知棒必匀速运动，由平衡知：外力F有：F＝F_A＝0.3N （1分）
（3）分析动生电动势，则     （1分）
而E＝Blv 所以棒速度为：     v＝1m/s               （2分）
由图象知：棒受恒力F由静止开始运动到4s时，速度变为v＝1m/s，由牛顿定律有
F＝ma                                                    （1分）
由运动学公式v＝at                                              （1分）
解得      m＝＝1.2kg                                        （1分）