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高中物理
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解答题
1.
(2024高三上·浙江月考)
如图甲所示,一倾角为
的绝缘光滑斜面固定在水平地面上,其顶端与两根相距为
的水平光滑平行金属导轨相连,其末端装有挡板
、
。另一倾角
、宽度也为
的倾斜光滑平行金属直导轨顶端接一电容
的不带电电容器。倾斜导轨与水平导轨在
处绝缘连接(
处两导轨间绝缘物质未画出),两导轨均处于一竖直向下的匀强磁场中。从导轨上某处静止释放一金属棒
, 滑到
后平滑进入水平导轨,并与电容器断开,此刻记为
时刻,同时开始在
上施加水平向右拉力继续向右运动,之后
始终与水平导轨垂直且接触良好;
时,
与挡板
、
相碰,碰撞时间极短,碰后立即被锁定。另一金属棒
的中心用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与斜面底端的物块
相连;初始时绳子处于拉紧状态并与
垂直,滑轮左侧细绳与斜面平行,右侧与水平面平行。
在
后的速度-时间图线如图乙所示,其中1-2s段为直线,
棒始终与导轨接触良好。
、
、
、
均平行。已知:磁感应强度大小
,
,
、
和
的质量均为0.4kg,
无电阻,
电阻为
;导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力均忽略不计;整个运动过程
未与滑轮相碰,
未运动到
处,图甲中水平导轨上的虚线表示导轨足够长。
,
,
,
, 图乙中
为一常数,
。求:
(1) 棒
刚滑到倾斜轨道
时的加速度大小(电容器工作正常,结果保留1位小数);
(2) 在1~2s时间段内,棒
的加速度大小和细绳对
的拉力大小;
(3)
时,棒
上拉力的瞬时功率;
(4) 在2~3s时间段内,棒
滑行的距离。
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