Question

如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.2m、電阻r=0.3Ω、質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒CD，垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距離也為L(zhǎng)，棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．導(dǎo)軌左端接有R=0.5Ω的電阻，垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)向下穿過(guò)導(dǎo)軌平面，磁感強(qiáng)度B=4T．現(xiàn)以水平向右的恒定外力F使金屬棒右移，當(dāng)金屬棒以v=2m/s的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動(dòng)時(shí)，求：
（1）電路中理想電流表和與理想電壓表的示數(shù)；
（2）拉動(dòng)金屬棒的外力F的大��；
（3）若此時(shí)撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來(lái)，最終停止在導(dǎo)軌上．求撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在電阻R上產(chǎn)生的電熱．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與閉合電路歐姆定律，即可求解；
（2）由安培力與外力平衡，與安培力大小相結(jié)合，即可求解；
（3）由能量守恒定律，及電熱與電阻成正比，即可求解．
解答：解：（1）CD桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E，電流表的示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E=BLv                       
閉合電路歐姆定律，I=
解得：I=2A                        
U=IR=1.0V                    
（2）設(shè)CD桿受到的拉力為F
安培力大小，F(xiàn)_A=BIL                       
則有F=F_A=1.6N                   
（3）由能量守恒，回路中產(chǎn)生的電熱Q等于CD棒動(dòng)能的減少量
Q=mv²=0.2J               
電阻R上產(chǎn)生的電熱
Q_R==0.125J  
答：（1）電路中理想電流表和與理想電壓表的示數(shù)1V
（2）拉動(dòng)金屬棒的外力F的大小1.6N；
（3）若此時(shí)撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來(lái)，最終停止在導(dǎo)軌上．求撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在電阻R上產(chǎn)生的電熱0.125J．
點(diǎn)評(píng)：考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律與能量守恒定律，掌握E=BLV與F=BIL的公式的應(yīng)用，同時(shí)區(qū)別產(chǎn)生熱量與電阻的熱量的區(qū)別．