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高中 | 含容单棒模型题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-2
第四章 电磁感应
4.4 法拉第电磁感应定律
含容单棒模型
如图所示,足够长的光滑平行金属导轨$MN$、$PQ$固定在水平地面上,导轨$MN$上有一电键$K$,导轨$MN$、$PQ$间有磁感应强度为$B$的竖直向下的匀强磁场,导轨间距为$3d$。现有一间距为$d$、电容为$C$的平行金属板(厚度不计)电容器,两金属板间用一绝缘细杆连接并固定,金属板两侧用金属杆$b$、$c$垂直相连,它们总质量为$m$,并垂直于导轨静置于电键$K$左端的导轨上;电键$K$右端的导轨上垂直放置另一质量为$m$的金属杆$a$。若电容器的带电量为${{q}_{0}}$,闭合电键$K$,当整个系统达到稳定后(杆均未经过电键$K$)$(\qquad)$
电容器最终带电量为$\\dfrac{m{{q}_{0}}}{m+13{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$
","电容器最终带电量为$\\dfrac{13C{{B}^{2}}{{d}^{2}}{{q}_{0}}}{m+13{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$
","金属杆$a$的最终速度为$\\dfrac{2Bd{{q}_{0}}}{m+13{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$
","金属杆$a$的最终速度为$\\dfrac{3Bd{{q}_{0}}}{m+13{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$
"]由动量定理,对$a$有$B\left( 3d \right)\left( {{q}_{0}}-q \right)=m{{v}_{a}}-0$
对$b$、$c$及电容器系统有$B\left( 2d \right)\left( {{q}_{0}}-q \right)=m{{v}_{b}}-0$
又因$q=C\left[ B\left( 3d \right){{v}_{a}}+B\left( 2d \right){{v}_{b}} \right]$
联立解之得$q=\dfrac{13C{{B}^{2}}{{d}^{2}}{{q}_{0}}}{m+13C{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$,${{v}_{a}}=\dfrac{3Bd{{q}_{0}}}{m+13C{{B}^{2}}{{d}^{2}}}$。
故选:$\rm BD$。
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