Question

（2007?河?xùn)|區(qū)模擬）如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩根很長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN、PQ，處于B=0.5T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩導(dǎo)軌中連有兩個(gè)電阻均為0.2Ω．額定功率均為5W的小燈泡，如圖所示．質(zhì)量m=50g、長(zhǎng)L=0.5m、電阻r=0.2Ω的金屬棒ab可沿導(dǎo)軌做無摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．導(dǎo)軌與金屬棒接觸始終良好．則：
（1）棒要以多大速度向上移動(dòng)，才能使燈泡正常發(fā)光？
（2）若讓金屬棒自由下落，當(dāng)速度達(dá)到穩(wěn)定后燈泡能否正常發(fā)光？

Answer 1

分析：（1）當(dāng)燈泡的電壓達(dá)到額定電壓時(shí)才能正常發(fā)光．根據(jù)燈泡的額定功率、電阻，由P=

U2

R

求出燈的額定電壓，由歐姆定律求出額定電流，棒相當(dāng)于電源，由閉合電路歐姆定律得到棒應(yīng)達(dá)到的電動(dòng)勢(shì)，再由E=BLv求出棒的速度．
（2）當(dāng)讓金屬棒自由下落，速度達(dá)到穩(wěn)定后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由mg=BIL求出電流I，與燈泡的額定電流比較，判斷燈泡能否正常發(fā)光．

解答：解：（1）燈的電阻R_L=0.2Ω，燈的額定功率P_L=5W．
由P_L=

U 2 L

RL

有：燈的電壓U_L=

RLPL

=1V；電流I_L=

UL

RL

=5A
金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) E=BLv₁=U_L+I_Lr
解得v₁=12m/s 
（2）當(dāng)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，有：mg=BIL
得 I=

mg

BL

=2A＜10A，燈泡不能正常發(fā)光
答：
（1）棒要以12m/s速度向上移動(dòng)，才能使燈泡正常發(fā)光．
（2）若讓金屬棒自由下落，當(dāng)速度達(dá)到穩(wěn)定后燈泡不能正常發(fā)光．

點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)與電路知識(shí)的綜合，要明確燈泡在額定電壓下才能正常工作．