题目内容
如图,在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD。导轨间距为L,电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直,并接触良好。导轨之间有水平向外的匀强磁场,磁感强度为B。导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R。在BD间接有一水平放置的平行板电容器C,板间距离为d。当ab棒以速度v0一直向左匀速运动时,在电容器正中心的质量为m的带电微粒恰好处于静止状态。
(1)试判断微粒的带电性质及所带电量的大小。
(2)若ab棒突然以2v0的速度一直向左匀速运动,则带电微粒经多长时间运动到电容器的上板?其电势能和动能各增加了多少?
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【答案解析】 (1)
(2)
mgd
解析 : 解:(1)棒以v0的速度向左匀速运动,感应电流为顺时针方向,电容器上板带正电。由于微粒受力平衡,电场力方向向上,场强方向向下
所以微粒带负电
mg =
…①
Uc=IR …②
… ③
E = Blv0 …④
由以上各式求出
…⑤
(2)ab棒以2v0的速度向左匀速运动时
微粒受到向上的电场力为F=2 mg …⑥
… ⑦
…⑧
由以上各式求得带电微粒运动到电容器上板的时间为
…⑨
带电微粒电势能的增量△E1 = —2mg
= —mgd …⑩
带电微粒动能的增量△Ek=mg
=
mgd
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