[泰安四模]山东省泰安市2023-2024学年高三四轮检测物理

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15.(20分)如图所示,固定在水平面上的半径为d=1m的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感d=1mB=1T应强度大小为B=1T的匀强磁场,在外力作用下长为d=1m的金属棒CD可绕着圆心匀d=1m速转动.从圆环边缘和圆心用细导线连接足够长的两平行金属导轨MN、PQ,导轨与水平面夹角为=30^,a=30°,空间存在垂直导轨平面向上的磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场,质量B=1Tm=1kgL=g的金属棒ab静止在导轨上且垂直导轨.导轨宽度和金属棒ab长度均为L=2m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为=32,CD棒电阻为r=2Ω,ab棒电阻为R=4Ω,其余电阻不计,g取10m/s^2.(1)闭合开关,若CD棒以0=12rad/s顺时针(俯视)匀速转动,ab棒保持静止,求流过CD棒的电流方向和CD棒两端的电压;(2)要使ab棒与导轨保持相对静止,求CD棒转动的角速度应满足的条件;(3)若CD棒以3=31rad/s逆时针(俯视)匀速转动,求出当ab棒恰好匀速时的速度大小

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