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高中物理
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综合题
1.
(2021高三上·浙江月考)
如图所示,有一间距
的光滑平行倾斜金属导轨
、倾角
,
处接有阻值
的电阻,在底端
处通过光滑圆弧绝缘件连接平行光滑金属导轨
其中轨道
部分间距为L、轨道
部分(左端略伸出外面,如图)间距为
,在右端
处通过不光滑的圆弧绝缘件连接足够长的光滑平行倾斜金属导轨
,倾角
。在
端接有电容为C的电容器。金属棒a、b质量均为
,长度均为L,a、b阻值均为
,棒c的质量为
,电阻不计,金属棒b初始被锁定在
处,金属棒c静止在绝缘件边缘处,所有轨道之间的区域均存在垂直轨道平面向上的磁场,
和a棒之间的磁场
随时间变化如图甲所示,其他导轨间区域的磁感应强度均为
,金属棒a开始距
为L并刚好在
磁场边界保持静止,
不再变化时,棒a开始下滑,经时间
速度达最大,匀速通过
,且经过
处时b的锁定装置解除,之后棒a、b在各自轨道上运动足够长时间,当棒a运动到
处与两固定在
处的金属立柱相撞并粘在一起时,棒b滑上绝缘轨道边缘与棒c相碰,并以碰前速度的一半返回,棒c恰能通过
处绝缘件进入倾斜轨道
。三棒始终保持与导轨垂直且接触良好,不计其它电阻,除
绝缘处不计其他所有摩擦,忽略连接处能量损失。重力加速度g取
。求:
(1)
随时间的变化率
;
(2) 棒a在时间
通过的位移和进入水平轨道后棒a上产生的焦耳热;
(3) 棒c下滑时间
时电容器储存的电场能。
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