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高中物理
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综合题
1.
(2020·焦作模拟)
小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个R=0.05 Ω的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s
2
, sin 53°=0.8,不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求:
(1) CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2) CD棒进入磁场时所受的安培力F
A
的大小;
(3) 在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.
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