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平行光滑导轨置于匀强磁场中,磁感应强度为B=0.4T,方向垂直于导轨平面.金属棒...

平行光滑导轨置于匀强磁场中,磁感应强度为B=0.4T,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=1m,电阻R1=R3=8Ω,R2=4Ω,导轨电阻不计(金属棒ab电阻不能忽略),平行板电容器两板水平放置,板间距离d=10mm,内有一质量为m=1×10-14㎏,电量q=1×10-15C的粒子,在电键s断开时粒子处于静止状态,s闭合后粒子以a=6m/s2的加速度匀加速下落,g取10m/s2
求:(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?

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(1)带电粒子重力不可忽略,S断开时,粒子在重力与电场力作用下处于静止状态;S闭合时,粒子在重力和电场力作用下产生加速度,可求平行板间电压,根据闭合电路欧姆定律和串并联电路特点可求金属棒速度; (2)s闭合后,作用于棒的外界拉力的功率可以使用公式P=Fv求得. 【解析】 (1)S断开时,粒子在重力与电场力作用下处于静止状态,得:① S闭合时,粒子在重力和电场力作用下产生加速度,由牛顿第二定律得,② 代人数据解得,U1-U2=1.0V 开关闭合后,R1和R3并联总电阻R并=4Ω 闭合电路总电阻R=R2+R并=8Ω 根据串联电路的电压分配关系得: 代人数据解得:U1=2.0V 金属棒运动产生感应电动势 E=BLv=U1 所以:v=5.0m/s (2)开关闭合后电路中的总电流:A 作用与导体棒上的拉力:F=BIL=0.1N 作用于棒的外界拉力的功率为:P=Fv=0.5W 答:(1)金属棒运动的速度为5.0m/s; (2)s闭合后,作用于棒的外界拉力的功率为0.5W.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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