Question

如图所示，长为L、电阻r＝0．3 Ω、质量m＝0．1 kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不变．导轨左端接有R＝0．5 Ω的电阻，量程为0～3．0 A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1．0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现在以向右恒定外力F使金属棒右移．当金属棒以v＝2 m／s的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．问：

(1)此满偏的电表是什么表？说明理由．

(2)拉动金属棒的外力F多大？

(3)此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上．求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电荷量．

 

Answer 1

答案：
解析：

(1)电压表  理由略  (2)1．6 N    (3)0．25 C 　　解析：(1)若电流表恰满偏，则电压表的示数U＝IR＝1．5 V，超过了电压表量程；若电压表恰满偏，则电流表的示数 I＝＝2 A＜3 A，故应是电压表满偏． 　　(2)杆匀速时，能量守恒，Fv=I2(R＋r)，解得F＝1．6 N 　　(3)撤去外力到金属棒停止，由动量定理：-Lt＝-mv①，又流过棒的电荷量q＝t  ②  棒匀速时满足：F＝BIL  ③ I＝2 A  ④，联立解得q＝0．25 C 　　小结：杆匀速时，从受力看F＝BIL，从能量转化看Fv＝ I2(R＋r)，要会从多角度分析． 　　引申：当电流表的示数为1 A时，求棒的加速度a及速度v1． 　　答案：a＝＝8 m／s2，v＝＝1 m／s