Question

【題目】如圖所示,兩足夠長的平行光滑的金屬導軌、PQ相距,導軌平面與水平面的夾角,導軌電阻不計,磁感應強度為的勻強磁場垂直于導軌平面向上.長為的金屬棒垂直于、PQ放置在導軌上,且始終與導軌接觸良好,金屬棒的質量為、電阻為.兩金屬導軌的上端連接一個燈泡,燈泡的電阻也為.現閉合開關,給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導軌平面向上的、大小為的恒力,使金屬棒由靜止開始運動,當金屬棒達到最大速度時,燈泡恰能達到它的額定功率.重力加速度為,求:

（1）金屬棒能達到的最大速度;

（2）燈泡的額定功率;

（3）若金屬棒上滑距離為時速度恰達到最大,求金屬棒由靜止開始上滑2的過程中,金屬棒上產生的電熱.

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

試題（1）金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，金屬棒達到最大速度，此后開始做勻速直線運動。設最大速度為，則速度達到最大時有：

( 1分)

(1分)

( 2分)

解得:(1分)

（2）(2分)

解得：(1分)

（3）設整個電路放出的電熱為，由能量守恒定律有：

(2分)

由題意可知(1分)

解得:(1分)