题目内容
【题目】如图所示，P、Q为水平平行放置的足够长光滑金属导轨，相距L＝1m。导轨间接有R1=6Ω、R2=18Ω的电阻，标称“3V、3W”的灯泡。电阻r=2Ω的导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.5kg，棒的中点用垂直棒的细绳经光滑轻质定滑轮与物块相连，物块的质量M＝1.5kg。在导体棒ab所处区域存在磁感应强度为B方向竖直向上的匀强磁场，且范围足够大。已知开始时物块距地面H=0.6m，当物块由静止释放下降h=0.3m时，灯泡已稳定正常发光（导轨的电阻不计，g取10m/s2）。求：
(1)磁感应强度B和此时物块的下降速度v；
(2)若不考虑灯泡电阻的变化，则从物块释放到落地时间内通过金属棒的电荷量和该过程中电路产生的焦耳热。
【答案】(1)10T，1.2m/s；(2)0.75C，7.56J
【解析】
(1)灯泡稳定正常发光，说明灯泡电压3V，功率3W，物体（导体棒）已做匀速运动，流经电阻R1的电流有
导体棒两端电压
流经电阻R2的电流有
由闭合电路欧姆定律有
导体棒切割磁场产生电动势
E=BLv
导体棒所受安培力
导体棒平衡
解得
B=10T
v=1.2m/s
(2)物块落地全过程，通过金属棒的电荷量
外电阻
回路磁通量变化
解得
q=0.75C
此过程能量守恒
解得
Q=7.56J
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