Question

【题目】如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1 m，右端通过导线与阻值RL＝8 Ω的小灯泡L相连，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场，一质量m＝50 g、阻值为R＝2 Ω的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动s＝2 m后进入磁场恰好做匀速直线运动．(不考虑导轨的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：

（1）恒力F的大小；

（2）小灯泡发光时的电功率．

Answer 1

【答案】(1) 0.8 N；（2）5.12 W

【解析】

(1)对导体棒由动能定理得

Fs＝mv2

因为导体棒进入磁场时恰好做匀速直线运动

所以

F＝BId＝Bd

代入数据，根据以上两式方程可解得

F＝0.8 N

v＝8 m/s

(2)小灯泡发光时的功率

PL＝·RL＝5.12 W

本题综合考察了导体棒在磁场中的运动以及产生的电路知识，导体棒进入磁场后恰好匀速运动，说明受力平衡，说明拉力和产生的安培力大小相等方向相反，故可求出拉力大小，和进入磁场时的速度，小灯泡的发光功率可根据公式,可得．