题目内容
如图所示，水平面上有两电阻不计的金属导轨平行固定放置，间距d 为0.5米，左端通过导线与阻值为2欧姆的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4欧姆的小灯泡L连接；在CDEF矩形区域内有竖直向上均匀磁场，CE长为2米，CDEF区域内磁场的磁感应强度B如图所示随时间t变化；在t=0s时，一阻值为2欧姆的金属棒在恒力F作用下由静止从AB位置沿导轨向右运动，金属棒与金属导轨的摩擦力为0.2N．当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡始终正常发光．求：（1）小灯泡的额定电流强度；
（2）恒力F的大小；
（3）运动到EF位置过程中金属棒的最大动能．
【答案】分析：棒切割磁感线产生电动势，形成感应电流，金属杆向左的安培力．金属杆处于匀速时，棒受力平衡向前的拉力等于向后的安培力加上摩擦力，由已知条件可求出安培力大小，从而得出所需的拉力大小．
解答：解：（1）在金属棒棒未进磁场，电路中总电阻：R总=RL+
=4+1=5Ω
线框中感应电动势：
灯泡的额定电流强度：
（2）因灯泡中亮度不变，故在4秒末金属棒棒刚好进入磁场，且作匀速直线运动，
此时金属棒棒中的电流强度：
恒力F的大小：F=FA+f=BId+f=2×0.3×0.5 N+0.2N=0.5 N
（3）金属棒产生感应电动势：
金属棒在磁场中的速度：
金属棒的加速度：
据牛顿第二定律，金属棒的质量：
Ek=
=0.6J
答：（1）小灯泡的额定电流强度0.1A；
（2）恒力F的大小0.5N；
（3）运动到EF位置过程中金属棒的最大动能为0.6J．
点评：注意导体棒切割磁感线时产生感应电动势那部分导体相当于电源．在电源内部，电流从负极流向正极．不论回路是否闭合，都设想电路闭合，由楞次定律或右手定则判断出感应电流方向，根据在电源内部电流从负极到正极，就可确定感应电动势的方向．
解答：解：（1）在金属棒棒未进磁场，电路中总电阻：R总=RL+
=4+1=5Ω 线框中感应电动势：
灯泡的额定电流强度：
（2）因灯泡中亮度不变，故在4秒末金属棒棒刚好进入磁场，且作匀速直线运动，
此时金属棒棒中的电流强度：
恒力F的大小：F=FA+f=BId+f=2×0.3×0.5 N+0.2N=0.5 N
（3）金属棒产生感应电动势：
金属棒在磁场中的速度：
金属棒的加速度：
据牛顿第二定律，金属棒的质量：
Ek=
=0.6J 答：（1）小灯泡的额定电流强度0.1A；
（2）恒力F的大小0.5N；
（3）运动到EF位置过程中金属棒的最大动能为0.6J．
点评：注意导体棒切割磁感线时产生感应电动势那部分导体相当于电源．在电源内部，电流从负极流向正极．不论回路是否闭合，都设想电路闭合，由楞次定律或右手定则判断出感应电流方向，根据在电源内部电流从负极到正极，就可确定感应电动势的方向．
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