如图所示，水平放置的两个同心金属圆环，圆心为O，半径
，同水平面内的两条水平轨道间距为
，整个装置处于垂直水平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为
，一长为
的金属棒od绕圆心端在水平面内以角速度ω匀速转动，
，且与两圆环接触良好。两条导线分别接两个金属圆环，与单刀双掷开关、电容量C为1F的电容器、电阻R为1Ω且质量m为1kg的金属棒ab连成如图所示电路；金属棒ab长度也为L，其与水平轨道间的动摩擦因数
。现将开关S接1，充电完成后再接2，当金属棒ab加速度为0时恰好从AB端飞出，落到比水平轨道平面低h的水平地面上，
，且落地位置与AB端的水平距离
也为0.8m；不计空气阻力，除金属棒ab外，其余电阻均不考虑，重力加速度
，求：
(1)判断金属棒od的旋转方向（从上往下看），要有判断过程；
(2)金属棒飞出后电容器上的电荷量Q；
(3)金属棒ab在水平轨道上的运动时间t。
【答案】(1)od棒旋转方向为顺时针方向，见解析
(2)
(3)
【知识点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压、利用动量定理求解其他问题
【详解】（1）若磁场方向垂直水平面向下，由左手定则可得，电流方向为a到b，则上极板带正电，故od棒的电流方向为o到d，由右手定则可得，od的旋转方向为顺时针方向;同理有，若磁场方向垂直水平面向上，由左手定则可得，电流方向为b到a，则下极板带正电，故od棒的电流方向为d到o，由右手定则可得，od的旋转方向仍为顺时针方向;故od棒旋转方向为顺时针方向
（2）ab棒从AB端飞出后做平抛运动，初速度为
，则有
解得
ab棒从AB端飞出时加速度为0，则
此时电容器两端的电压为
，则有
联立解得
所以电容器的电荷量
（3）od棒旋转切割磁感线，产生的电动势E，则有
联立解得
将开关打到2到ab棒飞出这个过程中，电容器放电量
对 ab 棒，由动量定理有
解得
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