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  • 1. (2024高三下·鹰潭模拟)  如图所示,水平面内足够长的两光滑平行金属直导轨,左侧有电动势E=36V的直流电源、C=0.1F的电容器和R=0.05的定值电阻组成的图示电路。右端和两半径r=0.45m的竖直面内光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接,PQ与直导轨垂直,轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上,大小为B=1T的匀强磁场。将质量为、电阻为的金属棒M静置在水平直导轨上,图中棒长和导轨间距均为L=1m,M距R足够远,金属导轨电阻不计。开始时,单刀双掷开关断开,闭合开关 , 使电容器完全充电;然后断开 , 同时接“1”,M从静止开始加速运动直至速度稳定;当M匀速运动到与PQ距离为d=0.27m时,立即将接“2”,并择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为的绝缘棒N,M、N恰好在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止,所有碰撞均为弹性碰撞,且碰撞时间极短,M、N始终与导轨垂直且接触良好,重力加速度 , 求:

    1. (1) 电容器完成充电时的电荷量q和M稳定时的速度;
    2. (2) 第1次碰撞后绝缘棒N在离开圆弧轨道后还能继续上升的高度;
    3. (3) 自发生第1次碰撞后到最终两棒都静止,金属棒M的总位移。

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