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如图所示,长L=0.80m、电阻r=0.30、质量m=0.10kg的金属棒CD垂直放在水平导轨上,导轨由两条平行金属杆组成,已知金属杆表面光滑且电阻不计,导轨间距也是L,金属棒与导轨接触良好.量程为0~3.0A的电流表串联接在一条导轨上,在导轨左端接有阻值R=0.50的电阻,量程为0~1.0V的电压表接在电阻R两端,垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面.现以向右恒定的外力F=1.6N使金属棒向右运动,当金属棒以最大速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏.

(1)

试通过计算判断此满偏的电表是哪个表.

(2)

求磁感应强度的大小.

(3)

在金属棒ab达到最大速度后,撤去水平拉力F,求此后电阻R消耗的电能.

答案:
解析:

(1)

  设电流表满量程,则R两端电压为U=IR=1.5V,

  超过电压表的量程,所以,满量程的表不是电流表,而应是电压表

  说明:若说出设电压表满量程,则R上的电流等于2.0A,没达到电流表满量程,所以满量程的表应该是电压表也得2分.

(2)

  电压表满量程时电路的电流为2.0A

  根据安培力公式得F=BIL,解得=1.0T

(3)

  当安培力等于外力时金属棒ab达到最大速度,其感应电动势为E

  E=I(R+r)=1.6V

  设金属棒的速度为v,则E=BLv,=2.0m/s,

  此金属棒的动能为,解得

  金属棒停止运动时,该动能全部转化为电阻R、r的内能

  根据可知分)

  解得


练习册系列答案
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如图所示,长L=0.80 m,电阻r=0.30 Ω,质量m=0.10 kg的金属棒CD垂直放在水平导轨上,导轨由两条平行金属杆组成,已知金属杆表面光滑且电阻不计,导轨间距也是L,金属棒与导轨接触良好,量程为0~3.0 A的电流表串联接在一条导轨上,在导轨左端接有阻值R=0.50 Ω的电阻,量程为0~1.0 V的电压表接在电阻R两端,垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面.现以向右恒定的外力F=1.6 N使金属棒向右运动,当金属棒以最大速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏.

(1)试通过计算判断此满偏的电表是哪个表;

(2)求磁感应强度的大小;

(3)在金属棒CD达到最大速度后,撤去水平拉力F,求此后电阻R消耗的电能.

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(1)细线拉断前后的速度大小和方向;
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(1)细线拉断前后的速度大小和方向;

(2)假设细线由拉直到断裂所经历的时间为0.1 s,试确定细线的平均张力大小.

 

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