题目内容
【题目】如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨
和
间距为L与水平面成θ角,上端接阻值为R的电阻,匀强磁场B垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.定值电阻R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,磁感强度也为B的匀强磁场垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为2R,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
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(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒达到最大速度时,能匀速穿过平行金属板粒子的速度大小?
【答案】(1)正电荷.
(2)
(3)![]()
【解析】(1)由左手定则可知:该粒子带正电荷.
粒子在磁场中做圆周运动,设半径为r,速度为v0,几何关系有:
,
得![]()
粒子做匀速圆周运动,由![]()
得:
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(2)ab棒达到最大速度时做匀速运动:
…①,
对回路:
…②
由①②得:
(3)
当ab棒达到最大速度时,由①式得: ![]()
又U=IR
极板电压也为U,粒子匀速运动: ![]()
得:
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