如图16－33所示,质量为m,长度为l的均匀金属棒MN,通过两根细金属丝悬挂在绝缘架PQ上,PQ又和充电电压U、电容量为C的电容及开关S相接,整个装置处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中,

Question

如图16－33所示,质量为m,长度为l的均匀金属棒MN,通过两根细金属丝悬挂在绝缘架PQ上,PQ又和充电电压U、电容量为C的电容及开关S相接,整个装置处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中,先接通S,当电容器在极短的时间内放电结束时,立即断开S,则金属棒MN能摆起的最大高度为多大?

Answer 1

解析：分析金属棒MN的物理过程有：（1）在金属丝竖直时,电容器放电的瞬间,受到安培力冲量作用而获得水平动量；（2）在竖直平面内以ab为轴线向上摆动,此过程中金属棒机械能守恒.由动量定量,B L·t=mv,得BqL=mv,而q=CU,所以v=（BCUL）/m,摆动过程1/2mv²=mgh,
最大高度h=V²/2g=（BCUL）²/2gm²