Question

【题目】(16分)如图所示，MN和PQ是竖直放置相距1m为的滑平行金属导轨(导轨足够长，电阻不计)，其上方连有R1＝9Ω的电阻和两块水平放置相距d＝20cm的平行金属板AC，金属板长1m，将整个装置放置在图示的匀强磁场区域，磁感强度B＝1T，现使电阻R2＝1Ω的金属棒ab与导轨MN、PQ接触，并由静止释放，当其下落h＝10m时恰能匀速运动(运动中ab棒始终保持水平状态，且与导轨接触良好)．此时，将一质量m1＝0.45g，带电量q＝1.0×10-4C的微粒放置在A、C金属板的正中央，恰好静止。g＝10m/s2).求：

(1)微粒带何种电荷，ab棒的质量m2是多少

(2)金属棒自静止释放到刚好匀速运动的过程中，电路中释放多少热量

(3)若使微粒突然获得竖直向下的初速度v0，但运动过程中不能碰到金属板，对初速度v0有何要求？该微粒发生大小为的位移时，需多长时间

Answer 1

【答案】(1)（2）（3）

【解析】试题分析：(1)以微粒为研究对象，根据平衡条件得出，电流为，根据闭合电路欧姆定律，对ab棒研究，根据匀速的平衡条件，，得出(2)导体棒产生的电动势，得出速度，根据能量守恒定律(3)根据洛伦兹力提供向心力，得出，可以求得，发生的位移，可知粒子经过了的时间，粒子做圆周运动的周期为，粒子运动具有周期性。