20.
(2023高二下·宁波期末)
电动汽车通过能量回收装置增加电池续航.在行驶过程中,踩下驱动踏板时电池给电动机供电,松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量.某兴趣小组为研究其原理,设计了如图所示的模型:两个半径不同的同轴圆柱体间存在由内至外的辐向磁场,磁场方向沿半径方向,有一根质量为
、长度为
、电阻为
的金属棒
通过导电轻杆与中心轴相连,可绕轴无摩擦转动,金属棒所在之处的磁感应强度大小均为
,整个装置竖直方向放置.中心轴右侧接一单刀双掷开关:踩下驱动踏板,开关接通1,电池给金属棒供电,金属棒相当于电动机,所用电池的电动势为
,内阻为
;松开驱动踏板或踩下刹车,开关自动切换接通2,金属棒相当于发电机,给电容器充电,所接电容器电容为
.初始时电容器不带电、金属棒
静止,电路其余部分的电阻不计.