如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端接一个额定功率为P、电阻为R的小灯泡．整体系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平
◎ 题目
| 如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端接一个额定功率为P、电阻为R的小灯泡．整体系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻为r的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好．下落过程中小灯泡亮度逐渐增大，在某时刻后小灯泡保持正常发光，亮度不再变化．重力加速度为g．求： （1）小灯泡正常发光时，金属杆MN两端的电压大小； （2）磁感应强度的大小； （3）小灯泡正常发光时导体棒的运动速率．  |
◎ 答案
（1）电压大小即灯泡的额定电压，P=
（2）设小灯泡的额定电流为I0，有：P=I02R，得 I0=
由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻，小灯泡保持正常发光，流经MN的电流为I=I0，此时金属棒MN所受重力与安培力相等，金属棒匀速下滑，下落速度达到最大值，有： mg=BI0L， 可解得：B=
（3）设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v，由电磁感应定律和欧姆定律得：E=BLv，E=I0（R+r） 可得：V=
答： （1）小灯泡正常发光时，金属杆MN两端的电压大小是
（2）磁感应强度的大小是
（3）小灯泡正常发光时导体棒的运动速率是 |
