Question

【題目】(16分)如圖所示，MN和PQ是豎直放置相距1m為的滑平行金屬導(dǎo)軌(導(dǎo)軌足夠長，電阻不計(jì))，其上方連有R1＝9Ω的電阻和兩塊水平放置相距d＝20cm的平行金屬板AC，金屬板長1m，將整個(gè)裝置放置在圖示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感強(qiáng)度B＝1T，現(xiàn)使電阻R2＝1Ω的金屬棒ab與導(dǎo)軌MN、PQ接觸，并由靜止釋放，當(dāng)其下落h＝10m時(shí)恰能勻速運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)中ab棒始終保持水平狀態(tài)，且與導(dǎo)軌接觸良好)．此時(shí)，將一質(zhì)量m1＝0.45g，帶電量q＝1.0×10-4C的微粒放置在A、C金屬板的正中央，恰好靜止。g＝10m/s2).求：

(1)微粒帶何種電荷，ab棒的質(zhì)量m2是多少

(2)金屬棒自靜止釋放到剛好勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，電路中釋放多少熱量

(3)若使微粒突然獲得豎直向下的初速度v0，但運(yùn)動(dòng)過程中不能碰到金屬板，對(duì)初速度v0有何要求？該微粒發(fā)生大小為的位移時(shí)，需多長時(shí)間

Answer 1

【答案】(1)（2）（3）

【解析】試題分析：(1)以微粒為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得出，電流為，根據(jù)閉合電路歐姆定律，對(duì)ab棒研究，根據(jù)勻速的平衡條件，，得出(2)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，得出速度，根據(jù)能量守恒定律(3)根據(jù)洛倫茲力提供向心力，得出，可以求得，發(fā)生的位移，可知粒子經(jīng)過了的時(shí)間，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，粒子運(yùn)動(dòng)具有周期性。