Question

如圖6所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角=30°，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上。長為的金屬棒垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為、電阻為r＝R。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻R_L＝R，重力加速度為g。現(xiàn)閉合開關(guān)S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為F＝mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，當金屬棒達到最大速度時，燈泡恰能達到它的額定功率。下列說法正確的是（  ）

A．燈泡的額定功率

B．金屬棒能達到的最大速度

C．金屬棒達到最大速度的一半時的加速度

D．若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大，金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱

Answer 1

BC

解析試題分析:當金屬棒達到最大速度時，金屬棒的合外力為0；導(dǎo)線切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv
由閉合電路歐姆定律；由安培力公式F_A=BIL=，由合力為0，可知，F(xiàn)_A=F-mgsinθ，解得金屬棒能達到的最大速度；燈泡的額定功率P=I²R=，所以A錯誤，B正確；當金屬棒達到最大速度的一半時，F(xiàn)_A′=F_A/2，合力F合="F-" F_A′- mgsinθ=mg/4，由牛頓第二定律
此時加速度，故C正確；由能量守恒定律，外力F做功，等于增加的動能、增加的重力勢能和這個過程中產(chǎn)生的熱，故得：，所以D錯誤。
考點：導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；能量守恒定律