1.
(2024高二下·重庆市期末)
如图所示,水平面内足够长的两平行光滑金属直导轨,左侧与R0=1Ω的定值电阻相连接,右端与两半径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m1=0.2kg、电阻为R1=2Ω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R0足够远,金属导轨电阻不计。开始时,用一恒为2N的拉力F作用于M,使M向右加速运动直至运动稳定,当M运动到GH处时撤去外力,随后择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2=0.1kg的绝缘棒N,当M速度变为3m/s时恰好与N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g=10m/s2。求:
(1)金属棒M稳定运动时的速度;
(2)GH与PQ之间的距离d;
(3)自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止,金属棒M的总位移。