Question

如图，质量为m，长为L的金属棒MN，通过柔软金属丝挂于a，b点，ab点间电压为U，电容为C的电容器与a、b相连，整个装置处于磁感应强度为B，竖直向上的匀强磁场中．接通S，电容器瞬间结束放电后又断开S，则MN能摆起的最大高度是多少？

Answer 1

分析：分析金属棒MN的物理过程有：（1）在金属丝竖直时，电容器放电的瞬间，受到安培力冲量作用而获得水平动量；（2）在竖直平面内以ab为轴线向上摆动，此过程中金属棒机械能守恒．

解答：解：放电瞬间，选安培力的方向为正，由动量定理得：B

.

I

Lt=mv，
解得：qBL=mv，
电荷量q=cU，解得：v=

BCUL

m

金属棒向上摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：

1

2

mv²=mgh
解得金属棒上升的最大高度：h=

(BCUL)2

2gm2

；
答：MN能摆起的最大高度是

(BCUL)2

2gm2

．

点评：应用动量定理与机械能守恒定律即可正确解题，要注意闭合开关瞬间，金属棒受到安培力作用而获得瞬间冲量，使金属棒获得一定的速度．