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  • 1. (2022·联合模拟) 如图所示,宽度为L的光滑平行金属导轨Ⅰ,左端连接阻值为的电阻,右端连接半径为r的四分之三光滑圆弧导轨,圆弧最高端与足够长且宽度为L的水平粗糙平行金属导轨Ⅱ右端对齐、上下错开。圆弧所在区域有磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场,导轨Ⅱ所在区域有磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场。导轨Ⅱ左端之间连接电动势为E、内阻为R的直流电源。一根质量为m、电阻为R金属杆从导轨Ⅰ上处静止释放,沿着圆弧运动到最低处时,速度大小为。金属杆经过最低处时施加外力使金属杆沿圆弧轨道做匀速圆周运动,到时立即撤去外力,金属杆进入导轨Ⅱ穿过叠加磁场区域后,在磁场区域做加速运动,运动一段时间后达到稳定速度,运动过程中导轨Ⅱ对金属杆的摩擦力为。金属杆与导轨始终接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度为g,求:

    1. (1) 金属杆滑至处时对轨道的压力;
    2. (2) 金属杆从处滑至处的过程中,通过电阻R的电荷量q;
    3. (3) 金属杆从处运动到处的过程中,金属杆产生的焦耳热;
    4. (4) 若导轨Ⅱ所在区域的匀强磁场的磁感应强度大小可调节,求稳定速度的最大值

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