Question

【題目】如圖所示，光滑導軌MN、PQ在同一水平面內平行固定放置，其間距d＝1 m，右端通過導線與阻值RL＝8 Ω的小燈泡L相連，CDEF矩形區域內有方向豎直向下、磁感應強度B＝1 T的勻強磁場，一質量m＝50 g、阻值為R＝2 Ω的金屬棒在恒力F作用下從靜止開始運動s＝2 m后進入磁場恰好做勻速直線運動．(不考慮導軌的電阻，金屬棒始終與導軌垂直并保持良好接觸)．求：

（1）恒力F的大小；

（2）小燈泡發光時的電功率．

Answer 1

【答案】(1) 0.8 N；（2）5.12 W

【解析】

(1)對導體棒由動能定理得

Fs＝mv2

因為導體棒進入磁場時恰好做勻速直線運動

所以

F＝BId＝Bd

代入數據，根據以上兩式方程可解得

F＝0.8 N

v＝8 m/s

(2)小燈泡發光時的功率

PL＝·RL＝5.12 W

本題綜合考察了導體棒在磁場中的運動以及產生的電路知識，導體棒進入磁場后恰好勻速運動，說明受力平衡，說明拉力和產生的安培力大小相等方向相反，故可求出拉力大小，和進入磁場時的速度，小燈泡的發光功率可根據公式,可得．