Question

（20分）如圖所示，一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動，其在紙面上的長度為L₁，垂直紙面的寬度為L₂。在膜的下端（圖中A處）掛有一平行于轉(zhuǎn)軸，質(zhì)量為m，長為L₂的導(dǎo)體棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板，能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能，并將光能轉(zhuǎn)化成電能。光電池板可等效為一個一電池，輸出電壓恒定為U；輸出電流正比于光電池板接收到的光能（設(shè)垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定）。導(dǎo)體棒處在方向豎直向上的勻強磁場B中，并與光電池構(gòu)成回路，流經(jīng)導(dǎo)體棒的電流垂直紙面向外（注：光電池與導(dǎo)體棒直接相連，連接導(dǎo)線未畫出）。

（1）現(xiàn)有一束平行光水平入射，當(dāng)反射膜與豎直方向成時，導(dǎo)體棒處于受力平衡狀態(tài)，求此時電流強度的大小和光電池的輸出功率。
（2）當(dāng)變成時，通過調(diào)整電路使導(dǎo)體棒保持平衡，光電池除維持導(dǎo)體棒平衡外，還能輸出多少額外電功率？

Answer 1

：

（1）導(dǎo)體棒受力如圖　
　　　
光電池輸出功率（即光電池板接收到的光能對應(yīng)的功率）為　
（2）維持導(dǎo)體棒平衡需要的電流為　
而當(dāng)變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824124717937227.gif" style="vertical-align:middle;" />時光電池板因被照射面積增大使電池輸出的電流也增大
需要在導(dǎo)體棒兩端并聯(lián)一個電阻，題目要求的就是這個電阻上的功率。
由并聯(lián)電路特點得：光電池提供的總電流　　以下關(guān)鍵是求
光電池輸出功率為　
（為當(dāng)變成時，光電池板接收到的光能對應(yīng)的功率。）
已知垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定
（設(shè)為P₀）
由右圖可知

已知電池輸出電流正比于光電池板接收到的光能


　　　光電池能提供的額外功率為　

略