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如圖所示,金屬棒的質量為m=5g,放置在寬L=1、光滑的金屬導軌的邊緣上,兩金屬導軌處于水平面上,該處有豎直向下的勻強磁場,磁感強度為B=0.5T,電容器的電容C=200μF,電源電動勢E=16V,導軌平面距離地面高度h=0.8m,g取,在電鍵S與“1”接通并穩定后,再使它與“2”接通,金屬棒被拋到s=0.064m的地面上,試求棒被水平拋出時電容器兩端的電壓。

8V


解析:

當S接“1”時,電容器充電,穩定時兩極板的電壓為:

 所以帶電量為:

 當S接“2”時,電容器放電,有放電電流通過棒,但該電流是變化的,所以棒受到的安培力也是變化的。棒離開水平導軌的初速V0可根據棒此后的平拋運動求出:

設放電過程時間為,此過程通過棒的電量為,由動量定理得:

所以

所以被拋出時電容器極板上剩余的電量為

所以棒被拋出時電容器兩端的電壓為

練習冊系列答案
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如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,棒中通以由M向N的電流.平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ.如果僅改變下列某一個條件,θ的相應變化情況是(  )

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A、棒中的電流變大,θ角變大B、兩懸線等長變短,θ角變大C、金屬棒質量變大,θ角變大D、磁感應強度變大,θ角變大

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科目:高中物理 來源:2015屆河北省保定市高二上12月物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛,處于豎直向上的勻強磁場中,棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個條件,θ角的相應變化情況是(     )

A.棒中的電流變大,θ角變大

B.兩懸線等長變短,θ角變大

C.金屬棒質量變大,θ角變大

D.磁感應強度變大,θ角變大

 

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