题目内容
如图所示,长为l,阻值r=0.3W、质量m=0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面的两条平行光滑金属导轨上,导轨间距也是l,接触良好,导轨电阻不计.导轨左端接有R=0.5W的电阻,量程为0~3.0A的电流表串接在一条导轨上,量程为0~1.0V的电压表跨接在R两端.垂直导轨平面的匀强磁场竖直向下.现以向右以恒定外力F使CD向右运动,当其以速度v=2m/s匀速滑动时,观察到电路中有一个电表正好满偏,另一个未满偏.问:
(1)此时满偏的是什么表?为什么?
(2)拉动金属棒的外力F多大?
(3)此时撤去外力F,金属棒逐渐慢下来并最终停止运动.求从撤去外力到金属棒停止的过程中通过电阻的电荷量多大?
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答案:见详解
解析:
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(1)此时满偏的是伏特表,因为若电流表满偏,则据U=IR=3´0.5=1.5V,伏特表已超量程,所以不合题意. (2)∵ CD匀速运动, ∴ 据能量守恒定律可知:外力F的功率与电路中产生的焦耳热功率相等,即: F×v=I2×R总, ∴ (3)由(2)中可知F=F安=BIL=1.6N. ∴ BL=0.8N/A. 对棒上撤去外力至停下的过程用动量定理: Dmv=F安×t, 即:0.1´2=BLI×t=0.8Q, ∴ Q=0.25C.
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