Question

【題目】如圖所示，光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d＝1 m，右端通過(guò)導(dǎo)線與阻值RL＝8 Ω的小燈泡L相連，CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量m＝50 g、阻值為R＝2 Ω的金屬棒在恒力F作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)s＝2 m后進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(不考慮導(dǎo)軌的電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸)．求：

（1）恒力F的大小；

（2）小燈泡發(fā)光時(shí)的電功率．

Answer 1

【答案】(1) 0.8 N；（2）5.12 W

【解析】

(1)對(duì)導(dǎo)體棒由動(dòng)能定理得

Fs＝mv2

因?yàn)閷?dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)

所以

F＝BId＝Bd

代入數(shù)據(jù)，根據(jù)以上兩式方程可解得

F＝0.8 N

v＝8 m/s

(2)小燈泡發(fā)光時(shí)的功率

PL＝·RL＝5.12 W

本題綜合考察了導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以及產(chǎn)生的電路知識(shí)，導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好勻速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明受力平衡，說(shuō)明拉力和產(chǎn)生的安培力大小相等方向相反，故可求出拉力大小，和進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，小燈泡的發(fā)光功率可根據(jù)公式,可得．