Question

【題目】如圖甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ被固定在水平面上，導軌間距L=0.6m，兩導軌的左端用導線連接電阻R1及理想電壓表，電阻r=2Ω的金屬棒垂直于導軌靜止在AB處；右端用導線連接電阻R2，已知R1=2Ω，R2=1Ω，導軌及導線電阻均不計．在矩形區域CDEF內有豎直向上的磁場，CE=0.2m，磁感應強度隨時間的變化如圖乙所示．在t=0時刻開始，對金屬棒施加一水平向右的恒力F，從金屬棒開始運動直到離開磁場區域的整個過程中電壓表的示數保持不變．求：

（1）t=0.1s時電壓表的示數；

（2）恒力F的大小；

（3）從t=0時刻到金屬棒運動出磁場的過程中整個電路產生的熱量Q；

Answer 1

【答案】（1）0.3V（2）0.27N（3）0.09J

【解析】試題分析：（1）在0～0．2s內，CDEF產生的電動勢為定值：

在0．1s時電壓表的示數為：

（2）設此時的總電流為I,則路端電壓為：

由題意知:

此時的安培力為：

解得：F=0．27N

（3）0～0．2s內的熱量為：

由功能關系知導體棒運動過程中產生的熱量為：

總熱量為：

考點:法拉第電磁感應定律、焦耳定律、功能關系。