Question

【題目】如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的平行光滑的金屬導(dǎo)軌、PQ相距,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角,導(dǎo)軌電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上.長(zhǎng)為的金屬棒垂直于、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為、電阻為.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個(gè)燈泡,燈泡的電阻也為.現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān),給金屬棒施加一個(gè)方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為的恒力,使金屬棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬棒達(dá)到最大速度時(shí),燈泡恰能達(dá)到它的額定功率.重力加速度為,求:

（1）金屬棒能達(dá)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(shí)速度恰達(dá)到最大,求金屬棒由靜止開(kāi)始上滑2的過(guò)程中,金屬棒上產(chǎn)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零時(shí)，金屬棒達(dá)到最大速度，此后開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)最大速度為，則速度達(dá)到最大時(shí)有：

( 1分)

(1分)

( 2分)

解得:(1分)

（2）(2分)

解得：(1分)

（3）設(shè)整個(gè)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)