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    6．如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d=5m，导轨右端连接一阻值为R=4Ω的小灯泡L．在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m．在t=0时刻，电阻为1Ω的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动．金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化．求：
    （1）通过小灯泡的电流强度；
    （2）恒力F的大小；         
    （3）金属棒的质量．

    分析 （1）根据法拉第电磁感应定律求出0-4s内电路中产生的感应电动势，求出感应电流．因为小灯泡的亮度始终没有发生变化，则此电流即为通过小灯泡的电流强度；
    （2）由于灯泡亮度不变，可知在t=4s末金属棒刚好进入磁场时应做匀速运动，此时金属棒电流等于灯泡中电流，恒力与安培力大小相等．
    （3）金属棒切割磁感线产生的感应电动势等于0-4s内电路中产生的感应电动势，由E=Bdv可求出在磁场中的速度，由运动学公式和牛顿第二定律结合可求出棒的质量．

    解答 解：（1）金属棒未进入磁场，电路总电阻  R总=R+Rab=5Ω
    回路中感应电动势为：E1=$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{△B}{△t}$S=$\frac{0.2}{4}$×5×2V=0.5V       
    灯炮中的电流强度为：IL=$\frac{{E}_{1}}{{R}_{总}}$=0.1A                 
    （2）因灯泡亮度不变，故在t=4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：I=IL=0.1A             
    恒力大小：F=FA=BId=0.1N           
    （3）因灯泡亮度不变，所以金属棒进入磁场时做匀速直线运动，磁场的B刚好开始不变，金属棒产生的感应电动势保持不变，则 E2=E1=0.5V    
    由E2=Bdv，得金属棒在磁场中的速度：v=$\frac{{E}_{2}}{Bd}$=$\frac{0.5}{0.2×5}$m/s=0.5m/s
    金属棒未进入磁场的加速度为：a=$\frac{v}{t}$=$\frac{0.5}{4}$=0.125m/s2；
    故由F=ma，得金属棒的质量为：m=$\frac{F}{a}$=0.8kg
    答：
    （1）通过小灯泡的电流强度为0.1A；
    （2）恒力F的大小为0.1N；
    （3）金属棒的质量为0.8kg．

    点评 本题的突破口是小灯泡的亮度始终没有发生变化，来分析电路中电动势和电流，抓住两个阶段这两个量的关系进行研究．

    练习册系列答案
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    A．加速度一定向右，不能超过μgB．加速度一定向右，不能超过（1+μ）g
    C．加速度一定向左，不能超过μgD．加速度一定向左，不能超过（1+μ）g

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    B．ef的加速度一定小于g
    C．ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同
    D．ef的机械能与回路内产生的电能之和一定不变

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    B．t2时刻穿过线圈的磁通量为零
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