题目内容
如图所示，竖直平面内有两根很长的金属导轨MN、PQ，处于B=0.5T的水平匀强磁场中，两导轨中连有两个电阻均为0.2Ω．额定功率均为5W的小灯泡，如图所示．质量m=50g、长L=0.5m、电阻r=0.2Ω的金属棒ab可沿导轨做无摩擦滑动，导轨电阻不计．导轨与金属棒接触始终良好．则：（1）棒要以多大速度向上移动，才能使灯泡正常发光？
（2）若让金属棒自由下落，当速度达到稳定后灯泡能否正常发光？
【答案】分析：（1）当灯泡的电压达到额定电压时才能正常发光．根据灯泡的额定功率、电阻，由P=
求出灯的额定电压，由欧姆定律求出额定电流，棒相当于电源，由闭合电路欧姆定律得到棒应达到的电动势，再由E=BLv求出棒的速度．
（2）当让金属棒自由下落，速度达到稳定后做匀速直线运动，由mg=BIL求出电流I，与灯泡的额定电流比较，判断灯泡能否正常发光．
解答：解：（1）灯的电阻RL=0.2Ω，灯的额定功率PL=5W．
由PL=
有：灯的电压UL=
=1V；电流IL=
=5A
金属棒产生的电动势 E=BLv1=UL+ILr
解得v1=12m/s
（2）当金属棒达到稳定时，有：mg=BIL
得 I=
=2A＜10A，灯泡不能正常发光
答：
（1）棒要以12m/s速度向上移动，才能使灯泡正常发光．
（2）若让金属棒自由下落，当速度达到稳定后灯泡不能正常发光．
点评：本题是电磁感应与电路知识的综合，要明确灯泡在额定电压下才能正常工作．
求出灯的额定电压，由欧姆定律求出额定电流，棒相当于电源，由闭合电路欧姆定律得到棒应达到的电动势，再由E=BLv求出棒的速度．（2）当让金属棒自由下落，速度达到稳定后做匀速直线运动，由mg=BIL求出电流I，与灯泡的额定电流比较，判断灯泡能否正常发光．
解答：解：（1）灯的电阻RL=0.2Ω，灯的额定功率PL=5W．
由PL=
有：灯的电压UL==1V；电流IL==5A金属棒产生的电动势 E=BLv1=UL+ILr
解得v1=12m/s
（2）当金属棒达到稳定时，有：mg=BIL
得 I=
=2A＜10A，灯泡不能正常发光答：
（1）棒要以12m/s速度向上移动，才能使灯泡正常发光．
（2）若让金属棒自由下落，当速度达到稳定后灯泡不能正常发光．
点评：本题是电磁感应与电路知识的综合，要明确灯泡在额定电压下才能正常工作．
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| ||
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|
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