题目内容
如图所示,MN和PQ是竖直放置相距1m的光滑平行金属导轨,(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,A、C,金属板长L =1m,将整个装置放置在如图所示的方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度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,带电荷量的微粒放置在A、C金属板的正中央,微粒恰好静止,(g=10m/s2,设两板间的电场为匀强电场),求:
(1)微粒带何种电荷?ab棒的质量m2为多少?
(2)金属棒自静止释放到刚好匀速运动的过程中,损失的机械能为多少?
(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?该微粒第一次发生大小为的位移,需多长时间?
(1) 0.1kg (2) 5J (3)
解析:
(1)微粒带正电;因微粒静止,Eq=m1g U=IR1
因棒能匀速运动,有:BIL1=m2g 把数据带入上各式得 m2=0.1kg (5分)
(2)损失的机械能为代入数据得ΔE =5J(5分)
(3)带电微粒在正交的电磁场中做匀速圆周运动,
解得 (5分) 发生该位移的时间为 (5分)
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