题目内容
【题目】如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2，其间距d=0．5m，左端接有容量C=2000μF的电容．质量m=20g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计．整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2T．现用一沿导轨方向向右的恒力F1=0．44N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达B处，速度v=5m/s．此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为F2，又经2t时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿．求
（1）导体棒运动到B处时，电容C上的电量；
（2）t的大小；
（3）F2的大小．
【答案】（1）1×10-2C；（2）t的大小是0.25s；（3）F2的大小是0.55N．
【解析】
试题（1）当棒运动到B处时，电容器两端的电压为
，此时电容器的带电量
，代入数据解得，
，
（1）棒在
作用下，由牛顿第二定律有
，又瞬时感应电流
由上两式得：
，可见棒的加速度不变，说明棒做匀加速运动，则
（3）由（2）知棒在
作用下的加速度
，方向向左
根据运动学公式及两个过程的位移关系得：
将相关数据代入上式求得
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