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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...

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.

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(1)小灯泡正常发光时,其电压等于额定电压,金属杆MN两端的电压大小等于灯泡的额定电压.由求解. (2)小灯泡保持正常发光时,导体杆应匀速下滑,重力与安培力相等,由平衡条件求出磁感应强度B. (3)小灯泡正常发光时导体棒匀速运动,由E=BLv,及E=I(R+r),又P=I2R,求解导体棒的运动速率v. 【解析】 (1)电压大小即灯泡的额定电压,,; (2)设小灯泡的额定电流为I,有:P=I2R,得 I= 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=I,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=BIL, 可解得:B==. (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=I(R+r) 可得: 答: (1)小灯泡正常发光时,金属杆MN两端的电压大小是; (2)磁感应强度的大小是; (3)小灯泡正常发光时导体棒的运动速率是.
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考点分析:
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实验次数12345
Lx(m)0.100.200.300.400.50
I(A)2.251.801.51.291.12
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(1)填出表格中最后一行的数据(保留小数点后2位);
(2)根据你算得的数据,画出manfen5.com 满分网图象;
(3)根据图2中相关数据,可以求出:该电源内阻r为______Ω;该电阻线单位长度的电阻R______Ω.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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