永州市2024年高三高考[永州三模]考试物理

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永州市2024年高三高考[永州三模]考试物理试卷答案

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15.(17分)如图所示,水平面内放置宽L=1m的水平金属导轨,导轨右端接有一个阻值R=10Ω的定值电阻和一个C=0.5F的电容器。相距x1=10m的AB与CD之间的导轨光滑,其间分布着磁感应强度大小为B1、方向垂直于水平面向下的磁场,质量m=1kg,长度L=1m的金属杆放置在导轨的左端AB处,以金属杆初始位置处为x=0,水平向右为:x轴,磁感应强度大小B1随x的分布规律为B1=0.5x(x10m)。CD与EF之间的导轨粗糙,长度足够长,金属杆与其间的动摩擦因数=0.1,其间分布着水平向左、磁感应强度大小B2=1T的匀强磁场。闭合开关S,在水平拉力F的作用下,金属杆以速度v0=2m/s水平向右做匀速运动,导轨和金属杆的电阻均不计,忽略磁场的边界效应,忽略空气阻力。已知电容器在无电阻的电路中放电非常快,可认为瞬间放完,重力加速度g取10m/s^2,求:(1)金属杆从初始位置运动到CD处时,电容器所带的电荷量,q;(2)金属杆从初始位置运动到CD处时,电容器两极板间储存的电势能E,Ep;(3)金属杆从初始位置运动到CD处的过程中,若水平拉力F对杆做的功为1253J,J,,该过程中流过R的电流的有效值;(4)当金属杆运动到CD处时,撤去外力F并断开开关S,撤掉外力后金属杆还能运动的位移。

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