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(1) |
帶電粒子在電容器兩極板間靜止時(shí),受向上的電場(chǎng)力和向下的重力作用而平衡,則得到: 可求得電容器兩極板間的電壓: 由于粒子帶負(fù)電,可知上極板電勢(shì)高。由于S斷開,R1上無電流,R2、R3串聯(lián)部分兩端總電壓等于U1,電路中的感應(yīng)電流即通過R2、R3的電流強(qiáng)度為: 由閉合電路歐姆定律可知:ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:, 其中r為ab金屬棒的電阻。 當(dāng)閉合S后,帶電粒子向下做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有:, 求得S閉合后電容器兩極板間的電壓 這時(shí)電路中的感應(yīng)電流為:I2=U2/R2=0.3/2A=0.15A 根據(jù)閉合電路歐姆定律有: 將已知量代入①②求得E=1.2V,r=2W 又因E=BLv ∴v=E/(BL)=1.2/(0.4×1)m/s=3m/s 即金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為3m/s,電阻r=2Ω |
(2) |
S閉合時(shí),通過ab的電流I2=0.15A,ab所受的安培力為F2=BI2L=0.06N ab以速度v=3m·s-1做勻速運(yùn)動(dòng),所受外力F必與磁場(chǎng)力F2大小相等、方向相反,即F=0.06N,方向向右.可見,外力的功率為:P=Fv=0.06×3W=0.18W. |
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