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高中物理
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综合题
1.
(2021高三上·东城期末)
类比是研究问题的常用方法。
(1) 情境1:物体从静止开始下落,除受到重力作用外,还受到一个与运动方向相反的空气阻力
(
为常量)的作用。其速度
和速度的变化率
满足方程Ⅰ:
, 其中
为物体质量,
为其重力。求物体下落的最大速率
。
(2) 情境2:如图所示,电源电动势为
, 导体棒的质量为
, 定值电阻的阻值为
, 忽略电源内阻及导体棒、轨道的电阻,整个装置处于垂直于导轨向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为
, 间距为
的水平导轨光滑且足够长。闭合开关
, 导体棒开始加速运动,闭合开关瞬间开始计时。
a.求
时导体棒的加速度;
b.推导导体棒的速度
和速度的变化率
满足的方程Ⅱ。
(3) 比较方程Ⅰ和方程Ⅱ,发现情境2中导体棒的速度变化规律与情境1中物体的速度变化规律完全一致。已知情境1中物体速度
随时间
变化的表达式为
, 通过类比写出情境2中导体棒的速度
随时间
变化的表达式。
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