Question

【題目】如圖所示，長為L、電阻r＝0.3 Ω、質量m＝0.1 kg的金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導軌上，兩導軌間距也是L，棒與導軌間接觸良好，導軌電阻不計，導軌左端接有R＝0.5 Ω的電阻，量程為0～3.0 A的電流表串接在一條導軌上，量程為0～1.0 V的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導軌平面的勻強磁場向下穿過平面．現以向右恒定外力F使金屬棒右移．當金屬棒以v＝2 m/s的速度在導軌平面上勻速滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏．問：

(1)此滿偏的電表是什么表？說明理由；

(2)拉動金屬棒的外力F多大？

(3)此時撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來，最終停止在導軌上．求從撤去外力到金屬棒停止運動的過程中通過電阻R的電荷量．

Answer 1

【答案】(1)電壓表　(2)1.6 N　(3)0.25 C

【解析】(1)電壓表滿偏．若電流表滿偏，則I＝3 A，U＝IR＝1.5 V，大于電壓表量程．

(2)由功能關系得　Fv＝I2(R＋r)，

而，得 ，

代入數據得

(3)由動量定理得 ，

又因：q＝Δt

即　mv＝BLq.

由電磁感應定律得　E＝BLv，E＝I(R＋r)．

由以上三式解得 ，

代入數據得　q＝0.25 C.