15.
(2024高二下·重慶市月考)
間距為
的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成,如圖所示。傾角為
的導(dǎo)軌處于大小為
方向垂直導(dǎo)軌平面向上的有界勻強磁場區(qū)間
中,磁場下邊界距離水平面
。水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為
的“聯(lián)動雙桿”
金屬桿
和
長度為
, 它們之間用長度為
的剛性絕緣桿連接構(gòu)成
, 在“聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為
、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間
, 其長度為
。質(zhì)量為
、長為
的金屬桿
從傾斜導(dǎo)軌上端釋放,達到勻速后離開磁場區(qū)間
。桿
進入水平導(dǎo)軌無能量損失,桿
與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生彈性碰撞,已知碰后在“聯(lián)動雙桿”通過磁場區(qū)間
過程中,桿
和“聯(lián)動雙桿”不會同時處于磁場中,運動過程中,桿
、
和
與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持與導(dǎo)軌垂直。已知:
,
, 桿
、
和
電阻均為
,
,
,
,
,
,
。不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻,忽略磁場邊界效應(yīng)。求