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高中物理
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综合题
1.
(2022·宁波模拟)
如图甲所示,水平面上固定着间距为
的两条平行直轨道(除
是绝缘的连接段外,其他轨道均为不计电阻的导体),
之间有一个
的定值电阻,
的左侧轨道内分布着竖直向下的匀强磁场
, 该磁场随时间的变化情况如图乙所示,
的右侧轨道内分布着垂直导轨平面的匀强磁场,磁感应强度
, 方向竖直向上、
时刻,质量
、电阻
的a棒静止在距离导轨左侧
处,质量
、电阻
的b棒在距离
右侧
处被一种特定的装置锁定,两棒均长
, 且与轨道接触良好。
左侧的轨道与棒间的动摩擦因数
,
右侧的轨道光滑且足够长,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑轨道连接处的阻碍。
时,对a棒施加水平向右
的恒力,在离开
磁场区域时已达到稳定的速度,过
后撤去恒力。当a棒接触到b棒时,如棒的锁定装置迅速解除,随后两棒碰撞并粘在一起成为一个整体。
(1)
时,通过a棒的电流大小及方向(图中向上或向下);
(2) a棒刚进入
磁场时,求a棒两端的电势差
﹔
(3) 求b棒在整个过程中产生的焦耳热;
(4) a棒、b棒在
磁场中最终的稳定速度。
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