题目内容
(12分)如图所示,MM′,NN′为相距L=30cm的光滑平行金属导轨,导轨左端接有定值电阻R=0.1Ω,金属导体棒ab垂直导轨放在导轨上,金属棒的电阻R0=0.3Ω,导体棒可贴着导轨无摩擦滑动,导轨电阻不计。导轨右端接一水平放置的平行板电容器,两水平金属板间的距离为d=27cm,整个装置都放在垂直纸面向里的匀强磁场中。当ab以速度v向右匀速运动时,一带电微粒刚好能以速率v在平行金属板间作半径为r=m的匀速圆周运动。(g=10m/s2)求:
(l)为使带电微粒做上述要求的运动,v应为多少?
(2)若匀强磁场的磁感应强度B=2.0T,则此时作用在ab棒上的水平拉力应为多少?
解析:(1)当ab以速度v向右匀速运动时,产生的感应电动势:
E=BLv (1分)
回路abNM产生的感应电流为: (1分)
则ab两端的电压(AB两板间电势差) (2分)
对带电粒子:要使粒子在AB板间作匀速圆周运动,重力和电场力平衡,有 (2分)
洛仑兹力提供向心力, (2分)
联立以上五式解得:. (1分)
(2)对于导体棒,做匀速运动时,拉力F等于安培力大小.
即: (3分)