Question

  如圖15所示，光滑的平行導軌P、Q相距l=1m，處在同一水平面中，導軌左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的平行板電容器C兩極板間距離d =10mm，定值電阻R₁=R₃=8Ω，R₂=2Ω，導軌電阻不計，磁感應強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導軌平面，當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動（開關S斷開，金屬棒電阻也不計）時，電容器兩極板之間質量m=1×10^－14kg，帶電荷量q = -1×10^－15C的粒子恰好靜止不動；當S閉合時，粒子以加速度a=7m/s²向下做勻加速運動，取g=10m/s²，求：

（1）金屬棒ab運動的速度多大？電阻多大？

（2）S閉合后，使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率多大？

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

 解：（1）當開關S斷開時，金屬棒ab沿導軌向右勻速運動，帶電粒子恰好靜止不動，根據(jù)題意得：

 

所以  (V)

設金屬棒ab運動的速度為，則金屬棒產(chǎn)生的電動勢為：

      

（2）S閉合后，粒子以加速度a=7m/s²向下做勻加速運動，由牛頓第二定律得：

 

有  

得 （V）

又，電源電流為：（A）

    根據(jù) 

得  

    又因為：N）

   所以外力的功率是：（W）