如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计.在导轨上端接一个额定功率为P、电阻为R的小灯泡.

问题描述:

如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计.在导轨上端接一个额定功率为P、电阻为R的小灯泡.整体系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为m、电阻为r的金属棒MN从图示位置由静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好.下落过程中小灯泡亮度逐渐增大,在某时刻后小灯泡保持正常发光,亮度不再变化.重力加速度为g.求:

(1)小灯泡正常发光时,金属杆MN两端的电压大小;
(2)磁感应强度的大小;
(3)小灯泡正常发光时导体棒的运动速率.
1个回答 分类:物理 2014-10-27

问题解答:

我来补答
(1)电压大小即灯泡的额定电压,P=
U2
R,U=
PR;
(2)设小灯泡的额定电流为I0,有:P=I02R,得 I0=

P
R
由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻,小灯泡保持正常发光,流经MN的电流为I=I0,此时金属棒MN所受重力与安培力相等,金属棒匀速下滑,下落速度达到最大值,有:
  mg=BI0L,
可解得:B=
mg
I0L=
mg
L

R
P.
(3)设灯泡正常发光时,导体棒的速率为v,由电磁感应定律和欧姆定律得:E=BLv,E=I0(R+r)
可得:V=
mg(R+r)
B2L2=
(R+r)P
mgR
答:
(1)小灯泡正常发光时,金属杆MN两端的电压大小是
PR;
(2)磁感应强度的大小是
mg
L

R
P;
(3)小灯泡正常发光时导体棒的运动速率是
(R+r)P
mgR.
再问: 可以的 你发出来
 
 
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