2022届全国100所名校最新高考模拟示范卷 22·MNJ·物理·Y 物理(四)4试题

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14.（17分）如图所示，质量为M的U形金属框MMNN静置在粗糙绝缘水平面上，金属框与水平面间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。MM、NN两边相互平行相距为，两边电阻不计且足够长；底边MN垂直于MM，电阻为r。质量为m的光滑导体棒ab，电阻为R，垂直MM放在金属框上，整个装置处于垂直金属框平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在垂直ab棒的水平拉力F作用下，ab棒沿轨道由静止开始做匀加速直线运动，经x。距离后撤去拉力，直至ab棒最后停下，整个过程中金属框恰好没动。若导体棒ab与MM′、NN始终保持良好接触，重力加速度为g，求：
（1）加速过程中通过导体棒ab的电荷量q。
（2）导体棒做匀加速直线运动过程中，导体棒的加速度和水平拉力F随位移x变化的函数关系式。
（3）导体棒ab通过的总位移。

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