Question

【题目】如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B，竖直金属支架相距为L，下端连接电容器，已知电容器电容为C。电源电动势为E，内阻为r。质量为m的导体棒PQ水平地搁置在竖直支架上。单刀双掷开关S先打到1，经过足够长的时间后，再把开关S打到2，导体棒PQ将立即跳起（此时导体棒所受磁场力远大于其重力），上升的最大高度为h，不计空气阻力，求：

（1）S打到2之前，电容器所带电荷量q0；

（2）导体棒PQ上升到最大高度所对应的初速度v0；

（3）导休棒PQ上升到最大高度h时，电容器所带电荷量q。

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

（1）S打到2之前，电容器所带电荷量

（2）设起跳速度为，则由机械能守恒定律，有

解得

（3）设通电的瞬时t内平均电流为I，则平均安培力

由动量定理，有

得

电荷量

是跳起前通过导体棒的电量，则有

所以，电容器上所带电量