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1.
(2023高三下·达州模拟)
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨和固定在同一水平面上,两导轨间距为L , 间接电阻为的定值电阻,导轨上静止放置一质量为m、电阻为的金属杆 , 导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直水平面向下。现用一恒力F(未知)沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,经时间t速度达到v并做匀速直线运动。若此时闭合开关S,Q处释放一正电粒子(其重力和初速度均忽略不计),经加速电场H加速后,从等边三角形容器的边中点小孔O点垂直边进入容器内,容器由光滑弹性绝缘壁构成,容器的边长为a , 其内有垂直水平面向下的磁感应强度为的匀强磁场,粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,也无能量损失。求:
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(1)
杆做匀速直线运动过程中,恒力的功率
P;
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(2)
时间内金属杆
的位移
x;
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(3)
若
,
,
,
,
,
, 粒子与器壁多次垂直碰撞后仍能从
O孔水平射出,已知粒子在磁场
中运行的半径小于
, 求磁感应强度的最小值
及对应粒子在
容器中运行的时间
t。(粒子质量
, 电荷量
, 取
, 结果保留两位有效数字)
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