两条光滑的水平金属导轨彼此平行，置于桌边，金属棒ab架在两导轨端点上并与导轨垂直，导轨区域内有竖直向下的匀强磁场，导轨另一端与电池、电容器连成电路，如图15-2-11所示
◎ 题目
两条光滑的水平金属导轨彼此平行，置于桌边，金属棒ab架在两导轨端点上并与导轨垂直，导轨区域内有竖直向下的匀强磁场，导轨另一端与电池、电容器连成电路，如图15-2-11所示.已知金属棒的质量m=5×10-3kg，两导轨间距L="1.0" m，电池电动势E="16" V，电容器的电容量C="200" μF，磁场的磁感应强度B="0.5" T，金属棒在通电后受安培力作用而平抛出去，下落高度h="0.8" m，抛出落地水平位移S="0.064" m.试求开关K先接1，再接2，金属棒被抛出后电容器上电压的数值.  图15-2-11 |
◎ 答案
电容器最终电压  . |
◎ 解析
金属棒ab在导轨端点上，在电容器放电过程中，电流通过金属棒，在这过程中，磁场对金属棒有一短时间的、水平向右方向的冲量，使ab棒水平抛出. 对ab棒应用动量定理F·Δt=IBL·Δt=mv-0 上式中的I虽然不是恒量，但在Δt时间内积累，结果是在有安培力的时间内，电容器放出的电荷量Q；上式中的v是金属棒抛出时的速度，它可由平抛的水平射程S和下落高度h求出，  ，即  ，所以 以上求出的是电容器放电过程中被中和的电荷量，如果再求出电容器开始时的电荷量，就可以求出电容器最后剩余电荷量，从而求出电容器最终电压.电容器充电后电荷量为Q0=CE=200×10 -6×16 C=3.2×10 -3C 电容器放电后剩余电荷量Q′=Q0-Q=1.6×10 -3C 电容器最终电压 . |
◎ 知识点
专家分析，试题“两条光滑的水平金属导轨彼此平行，置于桌边，金属棒ab架在两导轨端点上并与导轨垂直，导轨区域内有竖直向下的匀强磁场，导轨另一端与电池、电容器连成电路，如图15-2-11所示…”主要考查了你对 【磁场对运动电荷的作用：洛伦兹力、左手定则】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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