Question

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有寬度為L足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，導(dǎo)軌上有一導(dǎo)體棒在外力作用下以速度v0向左勻速運(yùn)動(dòng)；P、Q為豎直平面內(nèi)兩平行金屬板，分別用導(dǎo)線和M、N相連，P、Q板長(zhǎng)為d，間距也為d， P、Q板間虛線右側(cè)為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B�，F(xiàn)有一電量為q的帶正電小球，從P、Q左邊界的中點(diǎn)水平射入，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度取g。求：

（1）帶電小球的質(zhì)量m；

（2）能夠打在P板上的帶電小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間；

（3）能夠打在P板上的帶電小球速度v的取值范圍。

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）≤v≤。

【解析】試題分析：（1）因?yàn)樾∏蛟诖艌?chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故它受到的電場(chǎng)力與重力相等，

即：qE=mg，

P、Q兩板間電壓：U=Ed，

導(dǎo)體棒在MN導(dǎo)體棒上切割磁感線，由電磁感應(yīng)定律得：U=B0Lv0，

聯(lián)立得：m=

（2）如圖，圓心為O2的軌跡對(duì)應(yīng)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短：

Tmin=T/4，又T=

小球在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供：qvB=m，

聯(lián)立得：tmin=。

（3）如圖，能打在P板上的兩個(gè)臨界軌跡分別為圓心O1和O2，

由幾何知識(shí)得：r1=d/4；r2=d/2。

由以上可知：r=，

聯(lián)立得：v1=；

v2=。

故≤v≤。