问题
问答题
如图所示,光滑的平行导轨P、Q相距L=1m,处在同一竖直面中,导轨的左端接有如图所示的电路,其中水平放置的电容器两极板相距d=10mm,定值电阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,金属棒ab的电阻r=2Ω,导轨电阻不计.磁感应强度B=0.4T的匀强磁场垂直穿过导轨面.在水平向右的恒力F作用下,金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,电容器两极板之间质量m=1×10-14kg,带电荷量q=-1×10-15C的微粒恰好静止不动.取g=10m/s2,求:
(1)电容器两极板间电压?
(2)金属棒ab匀速运动的速度大小是多大?
答案
(1)带电微粒在电容器两极间静止时,受向上的电场力和向下的重力作用而平衡,即:
mg=qU d
由此式可解出电容器两极板间的电压为:
U=
=mgd q
V=1V10-14×10×0.01 10-15
(2)流过金属棒的电流为:I=
=U R2
A=0.5A1 2
金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为:E=I(R2+
+r)=0.5×(2+R1R3 R1+R3
+2)V=4V8×8 8+8
由E=BLv得:v=
=E BL
m/s=10m/s4 0.4×1
答:(1)电容器两极板间电压是1V.
(2)金属棒ab匀速运动的速度大小是10m/s.