单杆与电容器相连,常见的题型大体上可以分为放电式、有外力充电式和无外力充电式三类。
这题根据平抛运动可以解出tanθ刚好等于μ,重力的下滑分量刚好和滑动摩擦力等大反向、合力为0,相当于不受外力、只受安培力的作用,属于无外力充电式的题目。
动力学角度:
BIL=ma即B(BLv-U)L/R=ma
a沿斜导轨向上、v沿斜导轨向下,二者方向相反,做减速运动,于是式中的电动势BLv随v的减小而减小、而电容器两端的电压U又随着不断充电而增大,所以cd杆做a逐渐减小的减速运动直到BLv与U相等,a减为0,做匀速直线运动。
动量角度:
-BLQ=mv’-mv①
其中Q=CU=CBLv’②
联立解得Q=mCBLv/(CB方L方+m)≈9.6×10的-4次方C