首页 > 如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2．在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒-物理

如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2．在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒-物理

题目简介

如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2．在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒-物理

题目详情

如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2．在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面．在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能．光电池板可等效为一个一电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）．导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）．
（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成θ=60°时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率．
（2）当θ变成45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？360优课网
题型：问答题难度：中档来源：浙江

答案


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 解析：
（1）导体棒受力如图　
 tanθ=
BIL2
mg
⇒I=class="stub"mgtanθ
BL2
=
3
class="stub"mg
BL2

光电池输出功率（即光电池板接收到的光能对应的功率）为：P=IU=
3
class="stub"mgU
BL2
　
（2）维持导体棒平衡需要的电流为：
  I'=
mgtan45°
BL2
=class="stub"mg
BL2
＜I           
∵I'＜I，而当θ变为45°时光电池板因被照射面积增大使电池输出的电流也增大
∴需要在导体棒两端并联一个电阻，题目要求的就是这个电阻上的功率．
由并联电路特点得：光电池提供的总电流　I总=I'+I额外以下关键是求I总
光电池输出功率为　P'=I总U
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（P'为当θ变成45°时，光电池板接收到的光能对应的功率．）
已知垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定（设为P0）
由右图可知 P=P0L1L2cos60°，P'=P0L1L2cos45°
已知电池输出电流正比于光电池板接收到的光能∴
class="stub"I
I总
=class="stub"P
P′
=
cos60°
cos45°
=class="stub"1
2
⇒I总=
2
I=
6
class="stub"mg
BL2
⇒I额=I总-I′=（
6
-1）class="stub"mg
BL2
，
光电池能提供的额外功率为　P额=I额U=（
6
-1）class="stub"mgU
BL2
．
答：（1）此时电流强度的大小为
3
class="stub"mg
BL2
，光电池的输出功率
3
class="stub"mgU
BL2
．
（2）还能输出额外电功率为（
6
-1）class="stub"mgU
BL2
．

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