Question

如下圖所示，由鋅板和銅板組成的冂形導體，分別插入由閥門隔開的盛有稀硫酸的容器內，冂形導體的總質量為m，并處在一個垂直于冂形導體框平面的勻強磁場中，磁感應強度為B，線框的寬度為L，當打開閥門K，由于電路突然導通，在磁場力的作用下，冂形導體向上豎直跳起，跳離液面的高度為h，設磁場力遠大于重力，試求：

(1)磁場的方向；

(2)在此過程中通過閥門K的電量．

Answer 1

答案：
解析：

圖中所示是一原電池裝置，銅板為正極，鋅板為負極，當K打開時，電路接通，導體框內有電流通過，受向上磁場力沖量(F·Δt)作用上升，脫離液面后，僅受重力作用，機械能守恒，根據通電、上升、起跳的物理過程的分析可以建立解題方程． 　　(1)由原電池的原理知電流方向向左流過導體，框架受向上的安培力的作用，由左手定則可以判定磁場的方向垂直于導體框平面向外． 　　(2)K接通到導體脫離液面的時間Δt內，導體受到安培力F＝BIL和重力作用，根據題意，可近似認為導體只受安培力作用，設跳離液面時速度為v0根據動量定理得： 　　      BIL·Δt＝mv0　　　　　　① 導體離開液面后只受重力作用，根據機械能守恒定律得： 　　     mv2＝mgh　　    　　② 聯立①、②兩式得通過導體框的電量 　　     Q＝I·Δt＝/BL．