Question

如圖，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒MN，通過(guò)柔軟金屬絲掛于a，b點(diǎn)，ab點(diǎn)間電壓為U，電容為C的電容器與a、b相連，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．接通S，電容器瞬間結(jié)束放電后又?jǐn)嚅_(kāi)S，則MN能擺起的最大高度是多少？

Answer 1

分析：分析金屬棒MN的物理過(guò)程有：（1）在金屬絲豎直時(shí)，電容器放電的瞬間，受到安培力沖量作用而獲得水平動(dòng)量；（2）在豎直平面內(nèi)以ab為軸線向上擺動(dòng)，此過(guò)程中金屬棒機(jī)械能守恒．

解答：解：放電瞬間，選安培力的方向?yàn)檎�，由�?dòng)量定理得：B

.

I

Lt=mv，
解得：qBL=mv，
電荷量q=cU，解得：v=

BCUL

m

金屬棒向上擺動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：

1

2

mv²=mgh
解得金屬棒上升的最大高度：h=

(BCUL)2

2gm2

；
答：MN能擺起的最大高度是

(BCUL)2

2gm2

．

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用動(dòng)量定理與機(jī)械能守恒定律即可正確解題，要注意閉合開(kāi)關(guān)瞬間，金屬棒受到安培力作用而獲得瞬間沖量，使金屬棒獲得一定的速度．