如圖，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L，電阻不計。在導(dǎo)軌上端接一個額定功率為P、電阻為R的小燈泡。整體系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。下落過程中小燈泡亮度逐漸增大，在某時刻后小燈泡保持正常發(fā)光，亮度不再變化。重力加速度為g。求：

（1）小燈泡正常發(fā)光時，金屬桿MN兩端的電壓大小；

（2）磁感應(yīng)強度的大��；

（3）小燈泡正常發(fā)光時導(dǎo)體棒的運動速率。

（1）電壓大小即燈泡的額定電壓，，；（3分）

（2）設(shè)小燈泡的額定電流為I0，有：P＝I02R，  （1分）

由題意，在金屬棒沿導(dǎo)軌豎直下落的某時刻，小燈泡保持正常發(fā)光，流經(jīng)MN的電流為I＝I0，此時金屬棒MN所受重力與安培力相等，下落速度達(dá)到最大值，有：mg＝B I0L，     （1分）

可解得：B＝ ；  （1分）

（3）解法Ⅰ：設(shè)燈泡正常發(fā)光時，導(dǎo)體棒的速率為V，由電磁感應(yīng)定律和歐姆定律得：E＝BLV，E＝I0（R+r），   （2分）

可得：      （2分）

解法Ⅱ：由能量轉(zhuǎn)化和守恒可得：重力的功率等于整個電路獲得的電功率：           （2分）     

可得：        （2分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：021

如圖所示, MN、PQ為兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌平行且水平放置, ab、cd兩根金 屬棒平行放置在導(dǎo)軌上, 導(dǎo)軌處在足夠大的勻強磁場中, 磁感線方向豎直向上. 若給cd棒一個水平向右沖力, cd棒向右以速度v運動, 在后來的運動中關(guān)于ab棒 的運動狀態(tài)和cd棒的運動狀態(tài), 正確的說法是

[　　]

A. ab棒將向左做加速運動

B. cd棒將向右做加速運動

C. ab棒向右做加速運動, 直到ab與cd速度相等為止　　  

D. cd棒做減速運動, 直到cd與ab速度相等為止

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，間距為L的兩根平行金屬導(dǎo)軌彎成“L ”形，豎直導(dǎo)軌面與水平導(dǎo)軌面 均足夠長，整個裝置處于豎直向上大小為B的勻強磁場中。質(zhì)量均為m、阻值均為R的導(dǎo) 體棒ab、cd均垂直于導(dǎo)軌放置，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)均為u;當(dāng)導(dǎo)體棒cd在水平 恒力作用下以速度v0沿水平導(dǎo)軌向右勻速運動時，釋放導(dǎo)體棒ab，它在豎直導(dǎo)軌上勻加速下滑。(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌間接觸良好且接觸點及金 屬導(dǎo)軌的電阻不計;已知重力加速度為g)求：

(1)    導(dǎo)體棒cd向右勻速運動時，電路中的電流 大��；

(2)    導(dǎo)體棒ab勻加速下滑的加速度大��；

(3)    若在某時刻,將導(dǎo)體棒cd所受水平恒力撤 去，經(jīng)過一段時間，導(dǎo)體棒cd靜止，此過程流經(jīng)導(dǎo)體棒cd的電荷量為q，則這一段時間內(nèi)導(dǎo)體棒cd產(chǎn)生的焦耳熱為多少。

 

 

 

 

 

 

 

 

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