Question

如图所示，半径为、圆心为O₁的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板M和N，两板间距离为L，在MN板中央各有一个小孔O₂、O₃、。O₁、O₂、O₃在同一水平直线上，与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨，导体棒PQ与导轨接触良好，与阻值为R的电阻形成闭合回路（导轨与导体棒的电阻不计），该回路处在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，整个装置处在真空室中，有一电荷量为+q、质量为m的粒子（重力不计），以速率从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域，最后从小孔O₃射出。现释放导体棒PQ，其下滑h后开始匀速运动，此时仍然从E点沿半径方向射入圆形磁场区域的相同粒子恰好不能从O₃射出，而从圆形磁场的最高点F射出。求：

（1）圆形磁场的磁感应强度B′；

（2）导体棒的质量M；

（3）棒下落h的整个过程中，电阻上产生的电热。

Answer 1

（1）（2）（3）

解析:

（1）在圆形磁场压内   ∴  （5分）

（2）粒子不从O₃射出的条件

            ①              ②          （6分）

   （3）导体棒匀速运动时，速度为    则   ∴

        则能量守恒       （7分）