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高中物理
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综合题
1.
(2023·杭州模拟)
如图所示,电池通过开关
与两根光滑水平轨道相连接,轨道的S、T两处各有一小段绝缘,其它位置电阻不计,轨道间L=1m,足够长的区域MNPO内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度
=0.5T,QR右侧足够长的区域内有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度
=0.5T,O、P两处各有一微微突起的导电结点,结点不影响金属棒通过。轨道右端电阻
=0.1Ω,P与R间有一开关
。轨道上放置三根质量m=0.03kg、电阻r=0.1Ω的相同金属棒,金属棒甲位于
磁场内的左侧;金属棒乙用较长绝缘细线悬挂在
磁场外靠近OP边界的右侧,且与导电结点无接触;金属棒丙位于
磁场内的左侧。闭合K
1
, 金属棒甲向右加速,达到稳定后以
=2m/s速度与金属棒乙碰撞形成一个结合体向右摆起。此时立即断开
并闭合
, 当两棒结合体首次回到OP时,恰与导电结点接触(无碰撞),此时导体棒丙获得向右的速度。两棒结合体首次向左摆到最大高度h=0.032m处被锁止。空气阻力不计,不考虑装置自感。求:
(1) 电池电动势E的大小;
(2) 碰后瞬间甲、乙结合体的速度大小
;
(3) 结合体与导电结点接触过程,通过金属棒丙的电荷量q;
(4) 全过程金属棒丙产生的焦耳热Q。
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