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    5．如图甲所示，平行长直金属导轨MN、PQ水平放置，两导轨间距L=0.5m，导轨左端M、P间接有一阻值R=0.2Ω的定值电阻，导体棒ab的质量m=0.1kg，与导轨间的动摩擦因数μ=0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d=1.0m 处．导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计．整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t=0时刻磁场方向竖直向下，此后磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示．不计感应电流磁场的影响，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2．求

    （1）t=2.0s时流过导体棒ab的电流的大小
    （2）t=1.0s时导体棒ab所受到的摩擦力的大小和方向
    （3）t=4.0s时导体棒ab所受到的摩擦力．

    分析 （1）由图b的斜率求出$\frac{△B}{△t}$，由法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势，由欧姆定律求解感应电流的大小
    （2）前3s内ab棒不动，在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，由平衡条件和安培力公式求解．
    （3）3.0s后，磁感应强度不变，回路无电流，导体棒不受安培力，摩擦力为零

    解答 解：ab棒与轨道间的最大摩擦力为：Fm=μmg=0.1×0.1×10 N=0.1 N，
    由题图乙知磁感应强度随时间的变化率为0.1 T/s，回路中感应电动势为：E=0.1×0.5×1 V=0.05 V
    感应电流为I=0.25 A；可得t=0时棒所受到的安培力为：F0=B0IL=0.025 N，小于最大静摩擦力，故导体棒始终静止不动．
    （1）前3s内电流大小方向都不变，故t=2.0s时感应电流为I=0.25 A；由楞次定律可知，电流方向为a到b
    （2）在t=1.0s时，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，有：f=F=BIL=0.1×0.25×0.5=0.0125N，方向水平向左
    （3）在t=4.0s时，ab棒中无电流，不受安培力，故摩擦力为0
    答：（1）t=2.0s时流过导体棒ab的电流的大小0.25A
    （2）t=1.0s时导体棒ab所受到的摩擦力的大小0.0125N和方向水平向左
    （3）t=4.0s时导体棒ab所受到的摩擦力0

    点评 本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要正确分析导体棒的受力情况和运动状态，由力的平衡条件求解静摩擦力的大小和方向．

    练习册系列答案
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    A．直流电源，电压12V，内阻不计
    B．电压表，量程0～3～15V，内阻10kΩ
    C．电流表，量程0～0.6～3A，内阻20Ω
    D．毫安表，量程5mA，内阻200Ω
    E．滑动变阻器，阻值0～50Ω
    F．开关一只、导线若干
    在上述仪器中，电压表的量程应选择0～15V，电流表应选用D（用字母表示），请画出电路原理图，并用笔画线作为导线，在实物图中将你选用的仪器连接起来．

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    A．在负点电荷产生的电场中的任意一点由静止释放电子，它都将沿电场线运动
    B．在任何电场中的任意一点由静止释放电子，它都将沿电场线运动
    C．给电子一定的初速度，它可能沿正点电荷形成的电场中的某个等势面运动
    D．给电子一定的初速度，它可能沿匀强电场中的某个等势面运动

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    标准电流表A2，内阻r2=45.0Ω，量程1.0mA；
    标准电阻R1，阻阻10.0Ω；
    滑动变阻器R，总电阻为300.0Ω；
    电源E，电动势3.0V，内阻不计；
    保护电阻R2；开关S；导线．
    回答下列问题：
    （1）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至b端．
    （2）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A1满偏；若此时电流表A2的读数为I2，则A1的量程Im=5.5I2．
    （3）若测量时，A1未调到满偏，两电流表的示数如图2所示，从图中读数A1的示数I1=3.00mA，A2的示数I2=0.66mA；由读出的数据计算得Im=6.05mA．

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