如圖所示，等間距的兩光滑金屬導(dǎo)軌由足夠長的水平直軌和傾斜直軌在PQ處平滑連接組成。PQ與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌間距為L，水平直軌在同一水平面內(nèi)，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。水平直軌左側(cè)有直流電源、電容為C的電容器和定值電阻R，長度為L、質(zhì)量為2m、電阻為2R的金屬棒M靜置在水平直軌上，金屬棒M距電阻R足夠遠(yuǎn)，質(zhì)量為m的絕緣棒N被控制靜置于傾斜直軌上，絕緣棒N距水平軌道高度為h,不計金屬導(dǎo)軌電阻。開始時，開關(guān)S2斷開，將單刀雙擲開關(guān)S1接“1”，使電容器完全充電，然后S1接“2”，金屬棒M從靜止開始加速運動至穩(wěn)定速度后，當(dāng)金屬棒M到PQ的距離為d時，S1立即與“2”斷開、同時閉合S2，金屬棒M運動至PQ處時，恰好與從傾斜直軌上由靜止開始自由下滑的絕緣棒N在PQ處發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短可不計，隨后絕緣棒N能在傾斜直軌上到達(dá)的最大高度為259h。已知以后絕緣棒N與金屬棒M每次再發(fā)生碰撞時金屬棒M均已停止運動，所有碰撞均為彈性碰撞，整個運動過程中，M、N始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩棒粗細(xì)不計，重力加速度為g。求：
（1）發(fā)生第1次碰撞后瞬時，絕緣棒N與金屬棒M各自速度大??；
（2）直流電源電動勢E；
（3）發(fā)生第1次碰撞后到最終兩棒都停止運動的全過程中，金屬棒M的位移大小。
25
9
h
【考點】電磁感應(yīng)過程中的動力學(xué)類問題；導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；動量守恒與能量守恒共同解決實際問題；動量定理的內(nèi)容和應(yīng)用．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：219引用：4難度：0.3
相似題
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1．如圖所示，水平放置的平行光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向左運動，則PQ所做的運動可能是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 14:0:1組卷：233引用：14難度：0.5 -
2．電磁軌道炮是利用磁場對通電導(dǎo)體的作用使炮彈加速的，其簡化原理示意圖如圖丙所示。假設(shè)圖中直流電源電動勢為E=45V（內(nèi)阻不計），電容器的電容為C=22F。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l=1m,電阻不計。炮彈可視為一質(zhì)量為m=2kg,電阻為R=5Ω的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強度大小為B=2T的勻強磁場。接通電路后MN開始向右加速運動，經(jīng)過一段時間后回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開導(dǎo)軌。求：
（1）直流電源的a端是正極還是負(fù)極？
（2）若用導(dǎo)線將1、2連接讓直流電源供電，MN離開導(dǎo)軌時的最大速度的大?。?br />（3）若開關(guān)先接1，使電容器完全充電；然后將開關(guān)接至2，MN離開導(dǎo)軌時的最大速度的大小。
發(fā)布：2024/12/29 15:0:2組卷：134引用：3難度：0.4 -
3．如圖甲所示，輕質(zhì)絕緣細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.8kg、邊長為L=1m、匝數(shù)n=20、總電阻R=1Ω的正方形線圈．在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著垂直紙面向外的磁場，磁感應(yīng)強度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示（g=10m/s2）．則下列判斷正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/17 3:30:1組卷：238引用：4難度：0.7
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