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高中物理
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综合题
1.
(2023高三上·安徽期中)
如图所示,两根平行金属导轨a
1
b
1
c
1
、a
2
b
2
c
2
平行放置,导轨间距L=1m,a
1
b
1
、a
2
b
2
段倾斜且足够长,与水平方向的夹角θ=37°,b
1
c
1
、b
2
c
2
段水平,在距离b
1
b
2
连线的左侧x=1.75m处有两根固定立柱,导轨水平和倾斜部分平滑连接。倾斜部分导轨处于磁感应强度大小B=0.3T、方向垂直斜面向上的匀强磁场中(不包括b
1
b
2
连线上),水平导轨处没有磁场。质量为m
1
=0.3kg、电阻为R=0.4Ω的金属棒甲置于倾斜导轨上,质量为m
2
=0.1kg、电阻为r=0.2Ω的金属棒乙静止在b
1
b
2
位置,两金属棒的长度均为L=1m。金属棒甲从距离导轨底端足够远处由静止释放,在b
1
b
2
处与金属棒乙碰撞,碰后金属棒乙向左运动,与固定立柱碰后等速率反弹。已知两金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数均为μ
1
=0.5,与水平导轨间的动摩擦因数均为μ
2
=0.2,在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,所有碰撞均为弹性碰撞,碰撞时间极短,导轨电阻不计,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s
2
。
(1) 求金属棒甲沿导轨向下运动的最大速度v
m
;
(2) 金属棒甲从开始运动至达到最大速度的过程中,其产生的焦耳热为0.4J,求这个过程经历的时间;
(3) 求金属棒甲、乙第二次碰撞结束瞬间两者的速度大小分别为多少?
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