Question

14．如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“2V、4W”，接在光滑水平導軌上，軌距0.5m，電阻不計，金屬棒ab垂直擱置在導軌上，電阻1Ω，整個裝置處于磁感強度B=1T的勻強磁場中，求：
（1）為使小燈正常發(fā)光，ab的滑行速度多大？
（2）拉動金屬棒ab的外力功率多大？

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)生的感應電動勢，再由法拉第電磁感應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動，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”，
燈泡正常發(fā)光時的電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{4W}{2V}$=2A；
燈泡正常發(fā)光時的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{2A}$=1Ω，
感應電動勢：E=I（r+R）=2×（1+1）=4V，
感應電動勢：E=BLv，導體棒速度：v=$\frac{E}{BL}$=$\frac{4V}{1T×0.5m}$=8m/s；
（2）拉動金屬棒ab的外力的功率等于電路中消耗的電功率，即為：
P=I²（R+r）=2²×（1+1）=8W；
因此拉動金屬棒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8m/s；
（2）拉動金屬棒ab的外力的功率8W．

點評 本題是一道電磁感應與電學、力學相結合的綜合題，本題考查了求速度、功率問題，應用電功率公式、歐姆定律、E=BLv即可解題，解題時要注意：拉力的功率等于電功率．