质量为m、带电荷量为+q的微粒恰能沿两板中心线射出,如果ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时,该微粒将射到B板距其左端为d的C处.
图41求ab杆匀速运动的速度大小v;2求微粒水平射入两板时的速度大小v0;3如果以v0沿中心线射入的上述微粒能够从两板间射出,试讨论ab杆向左匀速运动的速度范围.解析1设ab杆匀速运动的速度为v,则ab杆产生的电动势为E=BLv①BLv1两板间的电压为U0=3E=3qU0ab杆向左匀速运动时:d=mg3mgd由①②③式得:v=qBLqU0加速度为a,经时间t射到C点,有:d+mg=ma微粒做类平抛运动有:d=v0td122=2at由③⑤⑥⑦得:v0=2gd②③④
2ab杆向右匀速运动时,设带电微粒射入两极板时的速度为v0,向下运动的⑤⑥⑦⑧
3要使带电微粒能从两板间射出,设它在竖直方向运动的加速度为a1、时间为t1,应有:
fd1222a1t14dt1=v0g由⑧⑨⑩得:a181若a1的方向向上,设ab杆运动的速度为v1,两板电压为:U1=3BLv1qU1又有:d-mg=ma127mgd联立式得:v18qBL1若a1的方向向下,设ab杆的运动速度为v2,两板电压为:U2=3BLv2qU2又有:mg-d=ma121mgd由式得:v28qBL所以ab杆向左匀速运动时速度的大小范围为21mgd27mgd8qBLv8qBL答案见解析方法技巧巧用功能关系以及能量守恒思想
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1在电磁感应现象中,当安培力是变力时,无法直接求安培力做的功,这时要用功能关系和能量守恒的观点来分析问题.2一个注意点:在应用能量守恒观点解决电磁感应问题时,一定要分析清楚能量的转化情况,尤其要注意电能往往只是各种形式能转化的中介.
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