河南省2023~2024学年度高二上学期期末考试试卷物理考试试卷

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15.(16分)如图所示,足够长、间距为L的平行光滑金属导轨ab、de构成倾角为θ的斜面,上端接有阻值为R的定值电阻,足够长的平行光滑金属导轨bc、ef处于同一水平面内,倾斜导轨与水平导轨在b、e处平滑连接,且b、e处装有感应开关.倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B.距离b足够远处接有未闭合的开关S,在开关S右侧垂直导轨放置导休棒N,在倾斜导轨上距b、e足够远的位置放置导体棒M,现将导体棒M山静止释放,当导体棒M通过b、e处后瞬间感应开关自动断开.已知导体棒M的质量为m,电阻为R,导体棒N的质量为2m,电阻为2R,两导体棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直,重力加速度为g,不计导轨电阻及空气阻力.(1)保持开关S断开,求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小;(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒M在水平导轨上运动的位移;(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬问闭合开关S,求导体棒N上产生的焦耳热.

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