题目内容

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=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2 W的电阻连接,右端通过导线与阻值RL =4 W的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l ="2" m,有一阻值r ="2" W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处.CDEF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,小灯泡的亮度没有发生变化,

求:(1)通过小灯泡的电流.
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.

(1)通过小灯泡的电流:0.1A
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小:

解析试题分析:(1)在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.电路为r与R并联,再与RL串联,电路的总电阻: 
此时感应电动势
通过小灯泡的电流为: 
(2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与RL并联,再与r串联,此时电路的总电阻:  
由于灯泡中的电流不变,所以灯泡的电流,则通过棒的电流为:
电动势,解得棒PQ在磁场区域中的速度:
考点:导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律

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