题目内容

如图所示,半径为r,圆心为的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板M和N,两极间距离为L,在MN板中央各有一个小孔在同一个水平直线上,与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨,导体棒PQ与导轨接触良好,与阻值为R的电阻形成闭合导轨,导体棒PQ与导轨接触良好,与阻值为R的电阻形成闭合回路(导轨与导体棒的电阻不计),该回路处在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,整个装置处在真空室中,有一束电荷量为+q、质量为m的粒子流(重力不计),以速率从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域,最后从小孔射出,现释放导体棒PQ,其下滑h后开始匀速运动,此后粒子恰好不能从射出,而从圆形磁场的最高点G射出,求:

(1)圆形磁场的磁感应强度

(2)棒下落h的整个过程中,电阻上产生的电热;

(3)粒子从E点到F点所用的时间;

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