Question

如图所示，小灯泡的规格为“4V　4W”，接在两光滑水平导轨的左端，导轨间距L=0.5m，电阻不计．金属棒ab垂直搁置在导轨上，电阻r为1Ω，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B为1T．为使小灯泡正常发光，求：
（1）金属棒ab匀速滑行的速率；
（2）拉动金属棒ab的外力的功率．

Answer 1

（1）由题意知，灯泡正常发光，则电路中电流 I=

P

U

=

4

4

A=1A，灯泡电阻R=

U2

P

=

42

4

Ω=4Ω，
由闭合电路欧姆定律得：金属棒ab产生的感应电动势E=I（R+r）
解得：E=1×（4+1）V=5V
由E=BLv得：v=

E

BL

代人数据解得：v=

5

1×0.5

m/s=10m/s
（2）由能量守恒可得：P=I²（R+r）
解得：P=1²×（4+1）W=5W
答：（1）金属棒ab匀速滑行的速率为10m/s；
（2）拉动金属棒ab的外力的功率为5W．