如图*所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l＝0.6m，两导轨的左端用导线连...

问题详情：

如图*所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l＝0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表V，电阻r＝2 Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R1＝2 Ω，R2＝1 Ω，导轨及导线电阻均不计．在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE＝0.2 m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示．开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场中运动时电压表的示数始终保持不变．求：

(1)t＝0.1 s时电压表的示数；

(2)恒力F的大小；

(3)从t＝0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量．

【回答】

解析：(1)设磁场宽度为d＝CE，在0～0.2 s的时间内，

有E＝，E＝ld＝0.6 V                     2分

此时，R1与金属棒r并联，再与R2串联

R＝R并＋R2＝1＋1＝2(Ω)                        1分

U＝R并＝0.3 V.                                2分

(2)金属棒进入磁场后，R1与R2并联，再与r串联，有

I′＝＋＝0.45 A                            1分

FA＝BI′l                                     1分

FA＝1.00×0.45×0.6＝0.27(N)                    2分

由于金属棒进入磁场后电压表示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，有F＝FA

故F＝0.27 N.                                  1分

(3)金属棒在0～0.2 s的运动时间内，有

Q＝t＝0.036 J                                1分

金属棒进入磁场后，有

R′＝＋r＝ Ω                          

E′＝I′R′＝1.2 V                             1分

E′＝Blv，v＝2 m/s                             1分

t′＝＝＝0.1(s)                              1分

Q′＝E′I′t′＝0.054 J                         1分

Q总＝Q＋Q′＝0.036＋0.054＝0.090(J)．           1分

*：(1)0.3 V　(2)0.27 N　(3)0.090 J

知识点：法拉第电磁感应定律

题型：计算题