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精英家教网如图所示,长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,两极间距为d,极板面积为S,这两个电极与可变电阻R相连.在垂直前后侧面的方向上,有一匀强磁场,磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为ρ的高温电离气体,气体以速度v向右流动,并通过专用管道导出.由于运动的电离气体,受到磁场的作用,将产生大小不变的电动势.若不计气体流动时的阻力,由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率P=(
vBdS
RS+ρd
)2R
.调节可变电阻的阻值,根据上面的公式或你所学过的物理知识,可求得可变电阻R消耗电功率的最大值为(  )
分析:电荷在磁场洛伦兹力作用下发生偏转,在上下表面间形成电势差,最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下平衡,根据平衡求出电动势的大小,当外电阻与内阻相等时,电源的输出功率最大,即可变电阻R消耗的电功率最大.
解答:解:根据平衡有:qvB=q
E
d
,解得电源的电动势E=Bdv.
当外电阻与内阻相等时,可变电阻消耗的电功率最大.内阻r=ρ
d
S
.
则电流I=
E
R+r
=
Bdv
2r
=
Bdv
2ρ
d
S
=
BvS
2ρ

P=I2R=
B2v2S2
4ρ2
?ρ
d
S
=
v2B2dS
4ρ
.故B正确,A、C、D.
故选B.
点评:解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向,会通过电荷的平衡求出电动势的大小,以及知道外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大.
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