Question

【题目】如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=2m，电阻不计，右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长=2m，有一阻值r=2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处（恰好不在磁场中）、CDFE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至t=4s内，金属棒PQ保持静止，在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动，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，小灯泡的功率相同。求：

（1）小灯泡的电功率；

（2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

(1)在0~4s内，根据法拉第电磁感应定律

由乙图可知

回路的电流

灯泡的功率

整理得

(2)在4s之后，导体棒开始运动时，回路的感应电动势

由于灯泡的功率不变，因此

代入数据得