Question

如圖所示，半徑為、圓心為O₁的虛線所圍的圓形區(qū)域內存在垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場右側有一豎直放置的平行金屬板M和N，兩板間距離為L，在MN板中央各有一個小孔O₂、O₃、。O₁、O₂、O₃在同一水平直線上，與平行金屬板相接的是兩條豎直放置間距為L的足夠長的光滑金屬導軌，導體棒PQ與導軌接觸良好，與阻值為R的電阻形成閉合回路（導軌與導體棒的電阻不計），該回路處在磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，整個裝置處在真空室中，有一電荷量為+q、質量為m的粒子（重力不計），以速率從圓形磁場邊界上的最低點E沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域，最后從小孔O₃射出�，F(xiàn)釋放導體棒PQ，其下滑h后開始勻速運動，此時仍然從E點沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域的相同粒子恰好不能從O₃射出，而從圓形磁場的最高點F射出。求：

（1）圓形磁場的磁感應強度B′；

（2）導體棒的質量M；

（3）棒下落h的整個過程中，電阻上產生的電熱。

Answer 1

（1）（2）（3）

解析:

（1）在圓形磁場壓內   ∴  （5分）

（2）粒子不從O₃射出的條件

            ①              ②          （6分）

   （3）導體棒勻速運動時，速度為    則   ∴

        則能量守恒       （7分）