题目内容
如图所示，两根竖直放置在绝缘面上的金属框架．框架的上端接有电容为C的电容器．框架上有一质量为m、长为l的金属棒，平行于地面放置，与框架接触良好无摩擦，棒离桌面高度为h.磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直，开始时电容器不带电．自静止起将棒释放，求棒从释放到落到地面所需要的时间？
【答案】
【解析】设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为：E＝Blv①
平行板电容器两板间的电势差为U＝E②
设此时电容器极板上积累的电荷为Q，按定义有：
C＝
③
联立①②③式得Q＝CBlv④
设在时间间隔(t，t＋Δt)内流经金属棒的电荷量为ΔQ，按定义电流为I＝
⑤
ΔQ也是Δt电容器极板上增加的电荷量，
由④式得ΔQ＝CBlΔv⑥
式中Δv为速度的变化量，按定义有a＝
⑦
对金属棒由牛顿第二定律得BIl－mg＝ma⑧
联立⑤⑥⑦⑧式解得a＝
⑨
由⑨式知金属棒向下做匀加速直线运动．
由位移公式得h＝
at2
联立⑨⑩式得金属棒到地面所用时间为
t＝.?
练习册系列答案
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