Question

（2012年5月吉林市質(zhì)檢）如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌電阻不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁=2T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為L=1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m₁=2kg、電阻為R₁=1Ω。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長均為d=0.5m，定值電阻為R_­2=3Ω，現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放，重力加速度為g=10m/s²，求：

（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？

（2）當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，整個電路消耗的電功率P為多少？

（3）當(dāng)金屬棒穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平行金屬間加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場B₂=3T，在下板的右端且非常靠近下板的位置有一質(zhì)量為m₂=3×10^—4kg、帶電量為q=－1×10^-4C的液滴以初速度v水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點。要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度v應(yīng)滿足什么條件？

Answer 1

解析：

用其它方法解的只要過程和結(jié)果正確就給滿分

（3）金屬棒下滑穩(wěn)定時，兩板間電壓U=IR₂=15V(1分)

因為液滴在兩板間有（2分）                                    

所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運(yùn)動，

當(dāng)液滴恰從上板左端邊緣射出時：（2分）

所以v₁ = 0.5m/s.（1分）                                                                

當(dāng)液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時：（2分）

所以v₂ = 0.25m/s.（1分）                                                              

初速度v應(yīng)滿足的條件是：v≤0.25m/s.或v≥0.5m/s（2分）