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，导轨电阻不计，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)电压表 (2)1.6 N (3)0.25 C

【解析】(1)电压表满偏．若电流表满偏，则I＝3 A，U＝IR＝1.5 V，大于电压表量程．

(2)由功能关系得 Fv＝I2(R＋r)，

而，得 ，

代入数据得

(3)由动量定理得 ，

又因：q＝Δt

即 mv＝BLq.

由电磁感应定律得 E＝BLv，E＝I(R＋r)．

由以上三式解得 ，

代入数据得 q＝0.25 C.