豎直放置的平行金屬板M、N相距d=0.2m,板長(zhǎng)L
0=5m,板間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,極板按如圖所示的方式接入電路.足夠長(zhǎng)的、間距為L(zhǎng)=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌CD、EF水平放置,導(dǎo)軌間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B.電阻為r=1Ω的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好.已知滑動(dòng)變阻器的總阻值為R=4Ω,滑片P的位置位于變阻器的中點(diǎn).有一個(gè)質(zhì)量為m=1.0×10
-8kg、電荷量為q=+2.0×10
-5C的帶電粒子,從兩板中間左端沿中心線水平射入場(chǎng)區(qū).不計(jì)粒子重力.
(1)若金屬棒ab靜止,求粒子初速度v
0多大時(shí),可以垂直打在金屬板上?
(2)當(dāng)金屬棒ab以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),讓粒子仍以相同初速度v
0射入,且從兩板間沿直線穿過,求金屬棒ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小和方向.
(3)若將極板M、N間的磁場(chǎng)撤掉,其他條件不變,仍讓粒子以相同初速度v
0射入,要使粒子能打在極板上,則金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度v至少多大?