如图所示,M、N为纸面内两平行光滑导轨,间距为L.轻质金属杆a、b可在导轨上左右无摩擦滑动,杆与导轨接触良好,导轨右端与定值电阻连接.P、Q为平行板器件,两板间距为d,上下两板

问题描述:

如图所示,M、N为纸面内两平行光滑导轨,间距为L.轻质金属杆a、b可在导轨上左右无摩擦滑动,杆与导轨接触良好,导轨右端与定值电阻连接.P、Q为平行板器件,两板间距为d,上下两板分别与定值电阻两端相接.两板正中左端边缘有一粒子源始终都有速度为v0的带正电粒子沿平行于极板的方向进入两板之间.整个装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中.已知轻杆和定值电阻的阻值分别为r和R,其余电阻不计,带电粒子的重力不计,为使粒子沿原入射方向从板间右端射出,则轻杆应沿什么方向运动?速度多大?

解;粒子在电场中运动,电场力F=q

U
d

   粒子在磁场中运动,磁场力F’=qν0B;
因为粒子沿原入射方向从板间右端射出,所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡,
     得q
U
d
=qν0B

     由闭合电路U=BLν
R
R+r

     得ν=
ν0d(R+r)
RL

  由右手定则得杆应向右运动
答:轻杆应向右运动,速度
ν0d(R+r)
RL