Question

  如图15所示，光滑的平行导轨P、Q相距l=1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d =10mm，定值电阻R₁=R₃=8Ω，R₂=2Ω，导轨电阻不计，磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动（开关S断开，金属棒电阻也不计）时，电容器两极板之间质量m=1×10^－14kg，带电荷量q = -1×10^－15C的粒子恰好静止不动；当S闭合时，粒子以加速度a=7m/s²向下做匀加速运动，取g=10m/s²，求：

（1）金属棒ab运动的速度多大？电阻多大？

（2）S闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大？

 

 

 

 

Answer 1

 解：（1）当开关S断开时，金属棒ab沿导轨向右匀速运动，带电粒子恰好静止不动，根据题意得：

 

所以  (V)

设金属棒ab运动的速度为，则金属棒产生的电动势为：

     

（2）S闭合后，粒子以加速度a=7m/s²向下做匀加速运动，由牛顿第二定律得：

 

有  

得 （V）

又，电源电流为：（A）

    根据 

得  

    又因为：N）

   所以外力的功率是：（W）