题目内容

(2010·四川卷)24.(19分)如图所示,电源电动势。内阻,电阻。间距的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度的匀强磁场。闭合开关,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取。

(1)当Rx=29Ω时,电阻消耗的电功率是多大?

(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为,则Rx是多少?

 

【答案】

⑴0.6W;⑵54Ω。

【解析】⑴闭合电路的外电阻为

Ω              ①

根据闭合电路的欧姆定律

A                            ②

R2两端的电压为

V                ③

R2消耗的功率为

W                                ④

⑵小球进入电磁场做匀速圆周运动,说明重力和电场力等大反向,洛仑兹力提供向心力,根据牛顿第二定律

                                         ⑤

                                          ⑥

连立⑤⑥化简得

                                         ⑦

小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°,根据几何关系得

                                               ⑧

连立⑦⑧带入数据

V

干路电流为

 A                                 ⑨

Ω                    ⑩

 

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