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高中物理
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综合题
1.
(2023高二下·浙江期末)
如图所示,水平金属圆环由沿半径方向的金属杆连接,外环和内环的半径分别是
,
。两环通过电刷分别与间距
L
=0.2m的平行光滑水平金属轨道
PM
和
相连,
右侧是水平绝缘导轨,并由一小段圆弧平滑连接倾角
的等距金属导轨,下方连接阻值
R
=0.2
的电阻。水平导轨接有理想电容器,电容
C
=1F。导体棒
ab
、
cd
, 垂直静止放置于
两侧,质量分别为
,
, 电阻均为
r
=0.1
。
ab
放置位置与
距离足够长,所有导轨均光滑,除已知电阻外,其余电阻均不计。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度
B
=1T,忽略磁场对电容器的影响。圆环处的金属杆做顺时针匀速转动,角速度
。求:
(1) S掷向1,稳定后电容器所带电荷量的大小
q
;
(2) 在题(1)的基础上,再将S掷向2,导体棒
ab
到达
的速度大小;
(3)
ab
与
cd
棒发生弹性碰撞后,
cd
棒由水平导轨进入斜面忽略能量损失,沿斜面下滑12m距离后,速度达到最大,求电阻
R
上产生的焦耳热(此过程
ab
棒不进入斜面)。
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