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如图所示,M、N是水平放置的足够长的-平行金属板,两板间接有R=0.3Ω的定值电...

如图所示,M、N是水平放置的足够长的-平行金属板,两板间接有R=0.3Ω的定值电阻,两板间有垂直于纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度B=0.25T,两板间距d=0.4m.一根总电阻R=0.3Ω的导体棒ab垂直于两金属板紧贴M、N无摩擦地滑动,各处接触电阻均不计.若一个重力不计、带正电荷q=1.6X10-l9C的粒子以v=7m/s的速度水平向右射入M、N两板间,恰能做匀速直线运动,求:
(1)ab棒匀速运动的速度;
(2)维持ab棒作匀速直线运动的外力F的功率.

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(1)带正电荷的微粒向右做匀速直线运动,所受的洛伦兹力与电场力平衡,由左手定则判断出洛伦兹力方向,即可知道电场力方向,从而能判断出M、N两板电势的高低,由右手定则判断出ab棒的运动方向.由电荷受力平衡条件列式,求出a、b间的电势差,由闭合电路欧姆定律可求出ab产生的感应电动势E,由E=Bdv求出速度. (2)维持ab棒作匀速直线运动的外力F的功率等于整个电路的电功率,由公式P=求解. 【解析】 (1)由题意,带正电荷的微粒向右做匀速直线运动,所受的洛伦兹力与电场力平衡,由左手定则判断得知洛伦兹力方向竖直向上,则电场力方向竖直向下,可见M板带正电,根据右手定则可以判断出导体棒ab应向右运动.   对电荷:qvB=q 则得 Uab=Bvd 设ab棒匀速运动的速度大小为v,则ab棒切割磁感线产生的感应电动势为 E=Bdv 则有  Uab== 联立以上三式解得 v=14m/s (2)由ab棒做匀速直线运动,根据功能关系得:F的功率PF=P电= 代入解得PF=3.27W 答: (1)ab棒匀速运动的速度向右,大小为14m/s; (2)维持ab棒作匀速直线运动的外力F的功率是3.27W.
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考点分析:
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ω/rad•s-10.51234
n5.02080180320
Ek/J______________________________
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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