题目内容

【题目】如图所示MNPQ为竖直方向的两平行长直金属导轨间距L1 m,电阻不计导轨所在的平面与磁感应强度B1 T的匀强磁场垂直质量m=0.2 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab始终垂直于导轨并与其保持光滑接触导轨的上端接有阻值为R=3 Ω的灯泡金属杆从静止下落当下落高度为h=4 m后灯泡保持正常发光重力加速度为g=10 m/s2.

(1)灯泡的额定功率

(2)金属杆从静止下落4 m的过程中通过灯泡的电荷量

(3)金属杆从静止下落4 m的过程中灯泡所消耗的电能

【答案】1)灯泡的额定功率是12W

2)金属杆从静止下落4m的过程中通过灯泡的电荷量是1C

3)金属杆从静止下落4m的过程中灯泡所消耗的电能是1.2J

【解析】试题分析:(1)灯泡保持正常发光时,金属杆做匀速运动,重力与安培力二力平衡,列出平衡方程,可得到灯泡的额定电流,即可求得其额定功率.

2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量的公式结合求解电量.

3)根据能量守恒定律求解灯泡所消耗的电能.

解:(1)灯泡保持正常发光时,金属杆做匀速运动 mg=BIL

得灯泡正常发光时的电流 I==A=2A

则额定功率P=I2R=22×3W="12" W

2)平均电动势=,平均电流=

则电荷量q=△t==C="1" C

3E=IR+r=BLv

得金属杆匀速时的速度为v==="8" m/s

由能量守恒有:mgh=mv2+W

得回路中消耗的总的电能W="1.6" J

则灯泡所消耗的电能WR=W=×1.6J="1.2" J

答:

1)灯泡的额定功率是12W

2)金属杆从静止下落4m的过程中通过灯泡的电荷量是1C

3)金属杆从静止下落4m的过程中灯泡所消耗的电能是1.2J

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