Question

【題目】如圖所示，豎直放置的U形光滑導軌寬L＝1m，與一電容器和理想電流表串聯．導軌平面有垂直于紙面向外B＝1T的勻強磁場，質量為m＝0.01kg的金屬棒ab與導軌接觸良好，由靜止釋放后沿導軌下滑，此過程中電流表的示數恒為I＝0.05A．重力加速度g取10 m/s2，不計一切阻力和電阻，求：

(1)金屬棒ab下滑的加速度大小；

(2)金屬棒下滑h＝1m高度時，電容器所儲存的電能；

(3)電容器的電容．

Answer 1

【答案】（1）5m/s2（2）0.05J.（3）0.01F

【解析】

(1)電流恒定則安培力恒定，金屬棒所勻加速直線運動，由牛頓第二定律求解加速度.(2)由功能關系和能量守恒求解電能.(3)由電容的定義式求解電容.

(1)導體棒受安培力FA＝BIL＝0.05N

由牛頓第二定律mg－FA＝ma

解得：

(2)電能ΔE＝W克安

克服安培力做功W克安＝BILh

解得ΔE＝0.05J

(3)動生電動勢為E＝BLv

電容器的電荷量為Q＝CU＝CBLv

所以：