Question

11．如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“2V、4W”，連接在光滑水平導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌相距0.1m，電阻不計(jì)，金屬棒ab垂直擱置在導(dǎo)軌上，電阻1Ω，整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光，求：
（1）ab的滑行速度多大？
（2）拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率多大？

Answer 1

分析 （1）通過燈泡的正常發(fā)光，由閉合電路歐姆定律來確定棒切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再由法拉第電磁感應(yīng)定律來算出滑行速度；
（2）在外力作用下，金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，外力的功率即為電路中消耗的電功率，即為P=I²R．

解答 解：（1）小燈泡的規(guī)格為“2V、4W”，由I=$\frac{P}{U}$=$\frac{4}{2}$A=2A；
由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{2}^{2}}{4}$Ω=1Ω
所以閉合電路的總電阻為2Ω．
則由E=IR_總=2×2V=4V
因?yàn)镋=BLv可得v=$\frac{E}{BL}$=$\frac{4}{1×0.1}$m/s=40m/s
（2）拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率等于電路中消耗的電功率，
即為P=I²R_總=2²×2W=8W
因此拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率為8W．
答：（1）為使小燈正常發(fā)光，ab的滑行速度40m/s；
（2）拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率8W．

點(diǎn)評(píng) 考查P=UI、R=$\frac{{U}^{2}}{P}$、E=I²R_總、E=BLV、P=I²R_總等電磁學(xué)公式的基本運(yùn)用．注意金屬棒要垂直切割磁感線，才能有E=BLV．