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如图所示,MN和PQ是平行、光滑、间距L=1m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆,其最上端通过电阻R相连接,R=5Ω.R两端通过导线与平行板电容器连接,电容器上下两板距离d=1m.在R下
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问题描述:

如图所示,MN和PQ是平行、光滑、间距L=1m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆,其最上端通过电阻R相连接,R=5Ω.R两端通过导线与平行板电容器连接,电容器上下两板距离d=1m.在R下方一定距离有方向相反、无缝对接的两个沿水平方向的匀强磁场区域*MERGEFORMATI和Ⅱ,磁感应强度均为B=2T,其中区域I的高度差h1=3m,区域Ⅱ的高度差h2=1m.现将一阻值r=5Ω、长L=1m的金属棒a紧贴MN和PQ,从距离区域I上边缘h=5m处由静止释放;a进入区域I后即刻做匀速直线运动,在a进入区域I的同时,从紧贴电容器下板中心处由静止释放一带正电的微粒A.微粒A的比荷qm=2C/kg,重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计.求:

(1)金属棒a的质量M;

(2)在a穿越磁场的整个过程中,微粒发生的位移大小x.

(不考虑电容器充、放电对电路的影响及充、放电时间)

刘德友回答:
  (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/sa进入磁场Ⅰ后,由平衡条件有:BIL=Mg感应电动势为:E=BLv=2×1×10V=20V感应电流为:I=ER+r=205+5A=2A,解得:M=0.4kg.(2)因磁场I、Ⅱ的磁感...
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