Question

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，導軌電阻不變．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．現在以向右恒定外力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：
解析：

(1)電壓表  理由略  (2)1．6 N    (3)0．25 C 　　解析：(1)若電流表恰滿偏，則電壓表的示數U＝IR＝1．5 V，超過了電壓表量程；若電壓表恰滿偏，則電流表的示數 I＝＝2 A＜3 A，故應是電壓表滿偏． 　　(2)桿勻速時，能量守恒，Fv=I2(R＋r)，解得F＝1．6 N 　　(3)撤去外力到金屬棒停止，由動量定理：-Lt＝-mv①，又流過棒的電荷量q＝t  ②  棒勻速時滿足：F＝BIL  ③ I＝2 A  ④，聯立解得q＝0．25 C 　　小結：桿勻速時，從受力看F＝BIL，從能量轉化看Fv＝ I2(R＋r)，要會從多角度分析． 　　引申：當電流表的示數為1 A時，求棒的加速度a及速度v1． 　　答案：a＝＝8 m／s2，v＝＝1 m／s