Question

【題目】如圖，兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌放在水平面上，導(dǎo)軌電阻不計．磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R．燈泡的電阻RL=3R，調(diào)節(jié)電阻箱電阻R1=6R，現(xiàn)給金屬棒施加水平向右的恒力F，使棒由靜止開始運動，試求：

（1）金屬棒運動的最大速度為多大?

（2）當(dāng)金屬棒運動距離為S0時速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始運動2S0的過程中，整個電路上產(chǎn)生的電熱能?

（3）R1為何值時，R1上消耗的電功率最大?最大電功率為多少?

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）3R；

【解析】

（1）當(dāng)金屬棒勻速運動時速度最大，設(shè)最大速度為v，達(dá)到最大時則有F=F安

F安=BIL

其中R總=3R 所以

解得最大速度

．

（2）由能量守恒知，放出的電熱

代入上面的vm值，可得

．

（3）R1上消耗的功率

其中
解以上方程組可得

當(dāng)時，即當(dāng)R1=3R時，R1消耗的功率最大，最大功率