题目内容
【题目】如图所示,长为L、电阻r=0.3 Ω、质量m=0.1 kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也是L,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有R=0.5 Ω的电阻,量程为0~3.0 A的电流表串接在一条导轨上,量程为0~1.0 V的电压表接在电阻R的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面.现以向右恒定外力F使金属棒右移.当金属棒以v=2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏.问:
(1)此满偏的电表是什么表?说明理由;
(2)拉动金属棒的外力F多大?
(3)此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上.求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电荷量.
【答案】(1)电压表 (2)1.6 N (3)0.25 C
【解析】(1)电压表满偏.若电流表满偏,则I=3 A,U=IR=1.5 V,大于电压表量程.
(2)由功能关系得 Fv=I2(R+r),
而,得 ,
代入数据得
(3)由动量定理得 ,
又因:q=Δt
即 mv=BLq.
由电磁感应定律得 E=BLv,E=I(R+r).
由以上三式解得 ,
代入数据得 q=0.25 C.
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