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高中物理
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综合题
1.
(2023·浙江模拟)
如图甲所示,在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨,间距为L=0.2m。其中a
1
b
1
段和a
2
b
2
段是竖直放置的足够长的光滑直轨道;b
1
c
1
和b
2
c
2
段是半径为R=0.25m的光滑圆弧轨道,圆心角为127°,圆心O
1
和O
2
与b
1
、b
2
在同一高度;c
1
d
1
和c
2
d
2
段是粗糙的倾斜直轨道,与水平面成37°角放置,轨道长度足够长。图乙是其正面视图。a
1
a
2
之间连接一阻值为R
0
=0.5Ω的电阻。现有一质量为m=0.1kg,电阻为r=0.5Ω的金属棒通过两端的小环套在两根轨道上,棒与轨道的c
1
d
1
、c
2
d
2
段之间的动摩擦因数为μ=0.25.棒从倾斜轨道上离c
1
c
2
距离s=2m处静止释放,在棒到达b
1
b
2
瞬间,在竖直轨道区域内出现水平向右的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,运动中棒始终与导轨垂直。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s
2
)
(1) 求棒在倾斜轨道上运动的时间t
1
;
(2) 求棒到达b
1
b
2
处时R
0
的电功率P
0
;
(3) 若棒刚越过b
1
b
2
处时的速度设为v
1
, 在磁场内运动的时间设为t
2
, 求棒刚离开磁场区域时的速度v
2
(用字母表示)。
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