Question

平行光滑导轨置于匀强磁场中，磁感应强度为B=0.4 T，方向垂直于导轨平面。金属棒ab以速度v向左匀速运动。导轨宽度L=1 m,电阻R₁=R₃=8 Ω,R₂=4 Ω,导轨电阻不计(金属棒ab电阻不能忽略)，平行板电容器水平放置，板间距离d=10 mm，内有一质量为m=1.0×10^-14 kg、电量q=1.0×10^-15 C的粒子，在开关S断开时粒子处于静止状态，S闭合后粒子以a=6 m/s²的加速度匀加速下落，g=10 m/s²。问：

(1)金属棒运动的速度为多少？

(2)S闭合后，作用于棒的外界拉力的功率为多少？

Answer 1

解：(1)当S断开时：由于粒子处于静止，

mg=qE=q①

U_c=V=1 V②

ε=U_c+r③

S闭合时：粒子做匀加速运动，

mg-q=ma④

U_cl=V=0.4 V⑤

ε=(r+8)=0.8+0.1r⑥

所以解得ε=2 V,r=12 Ω⑦

ε=BLvv=m/s=5 m/s⑧

(2)S闭合后外力的功率P=Fv=BILv=0.4×0.1×1×5 W=0.2 W⑨