快乐考生 2024届双考信息卷·第七辑 一模精选卷 考向卷(四)4物理

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15.(16分)如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨间距为L=1m,导轨左侧有两个开关S1、S2,S1与一个阻值为R=2Ω的定值电阻串联,S2与一个电容为C=0.5的电容器串联。导体棒abb垂直于导轨放置,其长度为L、质量m=0.5kg、电阻r=1Ω。。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场中。一质量为M=0.1kg的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒aab的中点连接,开始时轻绳张紧,轻绳水平部分与导轨和导体棒在同一水平面。现将S1闭合,S2断开,使重物由静止释放,经时间t=3ss导体棒达到最大速度。已知导轨足够长,不计导轨电阻,导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好,重物始终未落地,取重力加速度为g=10m/s^2,不计一切摩擦。求(1)导体棒的最大速度vm;(2)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时,运动的距离d;(3)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时,电阻R中产生的热量;(4)导体棒达到最大速度后,将S1断开、S2闭合,同时撤去重物,导体棒速度再次稳定时电容器所带的电荷量。

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