Question

【题目】如图所示，两光滑平行导轨竖直放置，导轨间距为L。把质量为m，长度为L的导体棒置于导轨顶端，用螺栓挡住导体棒防止其下滑，导体棒处于水平。导轨底端接有已充电的电容器，电容器左侧极板带正电荷。闭合电键，导体棒离开导轨向上运动，经测得从闭合电键到导体棒上升到最高点所用时间为t。假设闭合电键后，电容器所带电荷量全部放出，导体棒上升过程一直保持水平。整个空间处于垂直导轨平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，重力加速度为g。求：

(1)判断磁场的方向并简述理由；

(2)电容器所带电荷量q。

Answer 1

【答案】(1)磁场方向垂直导轨平面向里；(2)

【解析】

(1)电容器左侧极板带正电，闭合电键后，导体棒中电流方向由左向右；导体棒向上运动，说明所受安培力向上，由左手定则知，磁场方向垂直导轨平面向里。

(2)设电容器放电时，导体棒中的平均电流为，放电时间为，导体棒离开导轨的速度为，由动量定理有

导体棒离开导轨后做竖直上抛运动，由运动学公式有

由电流定义知，电容器所带电荷量

联立解得