Question

如圖，質量為m，長為L的金屬棒MN，通過柔軟金屬絲掛于a，b點，ab點間電壓為U，電容為C的電容器與a、b相連，整個裝置處于磁感應強度為B，豎直向上的勻強磁場中．接通S，電容器瞬間結束放電后又斷開S，則MN能擺起的最大高度是多少？

Answer 1

分析：分析金屬棒MN的物理過程有：（1）在金屬絲豎直時，電容器放電的瞬間，受到安培力沖量作用而獲得水平動量；（2）在豎直平面內以ab為軸線向上擺動，此過程中金屬棒機械能守恒．

解答：解：放電瞬間，選安培力的方向為正，由動量定理得：B

.

I

Lt=mv，
解得：qBL=mv，
電荷量q=cU，解得：v=

BCUL

m

金屬棒向上擺動過程中，只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律得：

1

2

mv²=mgh
解得金屬棒上升的最大高度：h=

(BCUL)2

2gm2

；
答：MN能擺起的最大高度是

(BCUL)2

2gm2

．

點評：應用動量定理與機械能守恒定律即可正確解題，要注意閉合開關瞬間，金屬棒受到安培力作用而獲得瞬間沖量，使金屬棒獲得一定的速度．