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如图,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在一水平面上,两导轨间距L =0.2...

如图,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ固定在一水平面上,两导轨间距L =0.2m,电阻R =0.4Ω,电容C=2 μF,导轨上停放一质量m =0.1kg、电阻r =0.1Ω的金属杆CD,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于方向竖直向上B =0.5T 的匀强磁场中。现用一垂直金属杆CD的外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始向右运动。求:

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(1)若开关S闭合,力F恒为0.5N, 求CD运动的最大速度;

(2)若开关S闭合,使CD问中的最大速度匀速运动,现使其突然停止并保持静止不动当CD停止下来后,求通过导体棒CD的总电量;若开关S断开,在力F作用下,CD由静止开始作加速度a =5m/s2的匀加速直线运动,请写出电压表的读数U随时间t变化的表达式。

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)CD以最大速度运动时做匀速直线运动:即:, 得: (2)CD以25m/s的速度匀速运动时,电容器上的电压为,则有: 电容器下极板带正电电容器带电:. CD停下来后,电容通过MP、CD放电,R与CD棒并联,则通过CD的电量为: (3)电压表的示数为:, 因为金属杆CD作初速为零的匀加运动,,所以: 代入得 ,即电压表的示数U随时间均匀增加 考点:考查了电磁感应与电路 【名师点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,根据导体棒的运动情况,运用法拉第定律、欧姆定律求电容器的电压,求出电量,结合电路的连接关系求通过CD的电量  
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