(2015?成都模拟)如图所示,MN和PQ是平行、光滑、间距L=0.1m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆,

2025-05-11 15:27:46
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回答1:

(1)a下滑h的过程中,由运动学规律有:v2=2gh
代入数据解得:v=10m/s
a进入磁场Ⅰ后,由平衡条件有:BIL=Mg
感应电动势为:E=BLv=2V
感应电流为:I=

E
R+r
=2A
解得:M=0.04kg
(2)因磁场I、Ⅱ的磁感应强度大小相同,故a在磁场Ⅱ中也做匀速运动,a匀速穿过磁场中的整个过程中,电容器两板间的电压为:U=
RE
R+r
=1V
场强为:E′=
U
d
=1V/m
a穿越磁场I的过程中经历时间为:t1=
h1
v
=0.3s
此过程下板电势高,加速度为:a1=
qE′?mg
m
=10m/s2,方向竖直向上
末速度为:v1=a1t1=3m/s
向上位移为:x1=
1
2
a1t12=0.45m
a穿越磁场Ⅱ的过程中经历时间为:t2=
h2
v
=0.1s
此过程中上板电势高,加速度为:a2=
qE′+mg
m
=30m/s2,方向竖直向下
末速度v2=v1-a2t2=0,故微粒运动方向始终未变
向上位移为:x2=v1t2-
1
2
a2t22=0.15m
得:x=x1+x2=0.45+0.15=0.60m
答:(1)金属棒a的质量M为0.04kg;
(2)在a穿越磁场的整个过程中,微粒发生的位移大小x为0.6m.