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159420. (2024•西安一中•高二下一月) 德优题库如图所示,弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置,形成左右两导轨平面,左导轨平面与水平面成α=53°,右导轨平面与水平面成θ=37°,两导轨相距L=0.2m,电阻不计。质量均为m=0.1kg、电阻均为R=0.1Ω、长度均为L=0.2m的金属棒ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,金属杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5,整个装置处于方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。现让cd棒固定不动,将ab棒由静止释放,当ab棒沿导轨下滑x=6m时,速度刚好达到稳定。已知两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)ab棒稳定时速度的大小;
(2)ab棒沿导轨下滑x=6m的过程中所经历时间及ab棒上产生的焦耳热Q;
(3)若将ab棒与cd棒同时由静止释放,经时间t=1.5s,cd棒的速度大小为7m/s,则此时ab棒的速度是多大。
共享时间:2024-04-19 难度:3
[考点]
闭合电路欧姆定律的内容和表达式,导体平动切割磁感线产生的感应电动势,电磁感应过程中的能量类问题,
[答案]
(1)ab棒稳定时速度的大小为4m/s;
(2)ab棒沿导轨下滑x=6m的过程中所经历时间为3.5s,ab棒上产生的焦耳热为0.2J;
(3)若将ab棒与cd棒同时由静止释放,经时间t=1.5s,cd棒的速度大小为7m/s,则此时ab棒的速度是2m/s。
[解析]
解:(1)ab棒速度达到稳定,即达到最大速度做匀速运动,有:mgsinθ﹣μmgcosθ﹣F=0
根据安培力公式有:F=BIL
根据闭合电路欧姆定律有:
根据法拉第电磁感应定律有:E=BLvm
则ab棒的最大速度:vm=4m/s
(2)ab棒下滑x=6m过程中,根据动量定理:(mgsinθ﹣μmgcosθ)t﹣BILt=mvm
q=Δt
根据闭合电路欧姆定律有:
根据法拉第电磁感应定律有:
ΔΦ=BLx
则时间:t=3.5s
根据能量守恒:mgsinθ•x=μmgcosθ•x++Q
ab棒产生的焦耳热为:Q=Q
联立代入数据解得:Q=0.2J
(3)对cd棒根据动量定理有:mgsinα•t﹣μ(mgcosα+BIL)t=mvcd
对ab棒根据动量定理有:(mgsinθ﹣μmgcosθ)t﹣BILt=mvab
联立消去可得:8t=2vcd﹣vab
可解得:vab=2m/s
答:(1)ab棒稳定时速度的大小为4m/s;
(2)ab棒沿导轨下滑x=6m的过程中所经历时间为3.5s,ab棒上产生的焦耳热为0.2J;
(3)若将ab棒与cd棒同时由静止释放,经时间t=1.5s,cd棒的速度大小为7m/s,则此时ab棒的速度是2m/s。
[点评]
本题考查了"闭合电路欧姆定律的内容和表达式,导体平动切割磁感线产生的感应电动势,电磁感应过程中的能量类问题,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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162241. (2023•师大附中•高二上期中) 德优题库如图所示,足够长的斜面与水平面的夹角为θ=37°,空间中自上而下依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,磁场Ⅰ、Ⅱ间距d1为1.75m,磁场Ⅱ、Ⅲ间距d2为2.25m,一边长L=0.5m、质量m=1kg、电阻R=0.25Ω的正方形导线框放在斜面的顶端,导线框的下边距离磁场Ⅰ的上边界为d0=1.0m,导线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。将导线框由静止释放,导线框匀速穿过每个磁场区域。重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)磁场Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的磁感应强度的大小B1、B2、B3
(2)整个过程中导线框产生的焦耳热Q;
(3)导线框从静止释放到穿过磁场Ⅲ所经历的时间t。
共享时间:2023-11-30 难度:3 相似度:2
161708. (2023•西安八十九中•高一上期末) 德优题库如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ=37°的绝缘斜面上,两导轨间距为L=0.5m,M、P两点间接有阻值为R=0.5Ω的电阻,一根质量为m=0.5kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,金属杆的电阻为r=0.5Ω,整套装置处于磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下,导轨电阻可忽略,让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。(重力加速度g=10m/s2
(1)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v=2m/s时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小a;
(2)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值vm
(3)杆在下滑距离d=2m的时已经达到最大速度,求此过程中通过电阻R的电量q和电阻R上产生的热量QR
共享时间:2023-03-01 难度:3 相似度:2
161646. (2023•高新一中•高二上期末) 德优题库如图所示,在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,导轨其余电阻不计。磁感应强度为B0的足够大的匀强磁场与导轨平垂直。其上方有一光滑的定滑轮,绕有轻质柔软不可伸长细线,线的一端系一质量为2m的重物,另一端系一质量为m、接入导轨间电阻为R的金属杆。开始时金属杆置于导轨下端QF处,由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,(忽略所有摩擦,重力加速度为g),求:
(1)重物匀速下降的速度v;
(2)重物从释放到下降h的过程中,电流通过电阻R产生的热量QR
(3)若将重物下降h时的时刻记作t=0,速度记为v0,从此时刻起,磁感应强度逐渐减小,若此后金属杆中恰好不产生感应电流,则磁感应强度B怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
共享时间:2023-02-21 难度:3 相似度:2
160962. (2025•田家炳中学•高二上期末) 德优题库如图,电阻不计的两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨间距为L=1m,导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1T。质量均为m=1kg、接入电路的有效电阻均为R=1Ω的金属棒ab、cd垂直于导轨放置,均处于静止状态。t=0时刻给cd棒一个方向水平向右、大小F=4N的拉力,t=4s时,金属棒ab和cd加速度刚好相等。此后撤去拉力F,整个过程棒与导轨接触良好。求:
(1)t=4s时金属棒ab和cd的加速度大小;
(2)t=4s时金属棒ab和cd的速度大小;
(3)从t=4s到回路中电流为零的过程中,金属棒ab和cd之间距离的增加量。
共享时间:2025-02-02 难度:3 相似度:1.34
161283. (2024•西工大附中•高二上期末) 如图(a)所示,倾角为θ的光滑斜面上有两个磁场区域,磁感应强度大小都为B,沿斜面宽度都为d,区域Ⅰ的磁感应强度方向垂直斜面向上,区域Ⅱ的磁感应强度方向垂直斜面向下,两磁场区域间距为d。斜面上有一矩形导体框,电阻为R,导体框ab、cd边长为L,bc、ad边长为1.5d。刚开始时,导体框cd边与磁场区域I的上边界重合;t=0时刻,静止释放导体框;t1时刻ab边恰进入磁场区域Ⅱ,框中电流为I1;随即沿平行斜面垂直于cd边对导体框施加力,使框中电流均匀增加,到t2时刻框中电流为I2。此时,cd边未出磁场区域Ⅰ,框中电流如图(b)所示,重力加速度为g。
德优题库
(1)在t1-t2时间内,通过导体框截面的电量为多少?
(2)t1时刻导体框速度为多少?导体框的质量为多少?
(3)求金属框在t1-t2时间内运动的加速度;
(4)令t1-t2时间内导体框加速度为a、导体框的质量为m,写出t1-t2时间内施加在导体框上的力F与时刻t的函数式,并定性分析F大小的变化情况。
共享时间:2024-02-07 难度:3 相似度:1.34
161415. (2023•西工大附中•高一下期末) 德优题库如图所示的闭合电路中,电源电动势E=6V,灯泡A标有“4.5V,3W”,灯泡B标有“3V,3W”。当开关S闭合时A、B两灯均 正常发光。求
(1)R的阻值;
(2)电源的内阻r。
共享时间:2023-07-29 难度:1 相似度:1.33
161513. (2023•西工大附中•高一下期末) 德优题库如图所示的闭合电路中,电源电动势E=6V,灯泡A标有“4.5V,3W”,灯泡B标有“3V,3W”。当开关S闭合时A、B两灯均 正常发光。求
(1)R的阻值;
(2)电源的内阻r。
共享时间:2023-07-01 难度:1 相似度:1.33
158643. (2024•西安八十五中•高二上二月) 德优题库如图所示,光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一绝缘水平面上,导轨上停放一质量m=0.2kg的金属杆ab,两导轨间距L=0.2m,两导轨的左端接入电阻R=0.6Ω的定值电阻,位于两导轨之间的金属杆ab的电阻r=0.1Ω,导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。现用一外力F水平向右拉金属杆ab,使之由静止开始向右做匀加速直线运动,在整个运动过程中金属杆ab始终与导轨垂直并接触良好,金属杆ab开始运动经t=10s时,定值电阻两端的电压U=1.2V,此时,求:
(1)金属杆ab的速率;
(2)外力F的大小;
(3)在0~10s内经过金属杆ab的电荷量Q。
共享时间:2024-12-15 难度:4 相似度:1.17
159419. (2024•西安一中•高二下一月) 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮模型示意如图,假设图中直流电源电动势为E=35V,电容器的电容为C=2F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m,电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5Ω的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电;然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动,经过一段时间后回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:
(1)MN刚开始运动时加速度a的大小;
(2)MN离开导轨时的最大速度的大小;
(3)如已知电容器储藏的电场能为E=CU2,那导体棒从开始运动到离开轨道的过程中,导体棒上产生的焦耳热的大小。
共享时间:2024-04-19 难度:4 相似度:1.17
161318. (2023•师大附中•高二上期末) 如图甲所示,一个足够长的“U”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽为L=0.50m;一根质量为m=0.50kg、R=0.10Ω的金属导体棒ab静止在导轨上且接触良好,abMP恰好围成一个正方形,该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中,其他各部分电阻均不计。开始时,磁感应强度B0=0.50T,导体棒ab与导轨间的摩擦因数为μ=0.2,最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,重力加速度g=10m/s2
(1)若从t=0开始,使磁感应强度的大小从B0开始使其以=0.4T/s的变化率均匀增加,求经过多长时间ab棒开始滑动。
(2)若保持磁感应强度B0的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力,使它做加速度为4m/s2的匀加速直线运动,求此拉力F的大小随时间t变化关系。
共享时间:2023-02-18 难度:5 相似度:1.07
162239. (2023•师大附中•高二上期中) 德优题库如图甲所示,两根足够长的、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ间距d=1m,倾角θ=37°,轨道顶端连有一阻值为R=2Ω的定值电阻,整个空间存在着垂直轨道平面向下的磁场,磁感应强度B的变化规律如图乙所示,现用力将质量m=0.4kg、电阻r=2Ω的导体棒ab从0时刻开始固定于离轨道顶端l=2m处,在t=4s时刻撤去外力,之后导体棒下滑距离x0=1.5m后达到最大速度,导体棒与导轨始终接触良好。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)0~4s内通过导体棒ab的电流大小和方向;
(2)导体棒ab的最大速度vm
(3)从t=0时刻到导体棒ab下滑1.5m的过程中,在ab棒上产生的焦耳热Q。
共享时间:2023-11-30 难度:2 相似度:0.83
162001. (2021•长安区一中•高二上期末) 如图所示,一根用同种材料制成、粗细均匀的金属棒,a、b、c、d为棒上四点,且ab=bc=cd=L。现通过两根轻质导线(轻质导线电阻不计)按图甲、乙所示的两种方式对称悬挂在天花板上,并在两导线间加一恒定电压U,处于静止状态。已知金属棒质量为3m、电阻为3R,处在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与天花板间距离为L。求甲、乙两种悬挂方式中单根导线上的拉力大小的比值。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
共享时间:2021-02-12 难度:2 相似度:0.83
161903. (2022•长安区一中•高二上期末) 有一个100匝的线圈,总电阻为5Ω,在0.2s内垂直穿过线圈平面的磁通量从0.02Wb均匀增加到0.1Wb。问:
(1)这段时间内线圈中产生的平均感应电动势为多少伏特?
(2)通过线圈的平均感应电流为多少安培?
共享时间:2022-02-18 难度:2 相似度:0.83
158252. (2024•西安中学•高二上二月) 德优题库如图所示,图中竖直放置的足够长的光滑金属导轨上接有纯电阻和电容器两个电学元件,其中R1=1Ω,C=0.1F,由两个开关S1、S2分别控制。匀强磁场分布于图中水平虚线以下,方向垂直纸面向里,磁感应强度B=1T。导体棒ab位于磁场内水平放置且与导轨接触良好,导体棒的质量m=0.1kg,其电阻R2=1Ω,导轨宽L=1m。现在先断开S2,闭合S1,让导体棒从静止释放,导体棒在磁场中竖直下落h=4m时达到最大速度vm,不计摩擦及空气阻力,导轨电阻不计,g取10m/s2
(1)导体棒从释放到达到最大速度vm的过程中,求导体棒上产生的焦耳热Q;
(2)导体棒从释放到达到最大速度vm的过程中,求流过导体棒的电荷量q;
(3)如果断开S1,闭合S2,让导体棒从静止释放,导体棒将在匀强磁场中竖直向下以加速度a做匀加速直线运动,求加速度a的大小。
共享时间:2024-12-12 难度:2 相似度:0.83
158642. (2024•西安八十五中•高二上二月) 德优题库如图甲所示,固定的两光滑导体圆环相距1m。在两圆环上放一导体棒,圆环通过导线与电源相连,电源的电动势为3V,内阻为0.2Ω.导体棒质量为60g,接入电路的电阻为1.3Ω,圆环电阻不计,匀强磁场竖直向上。开关S闭合后,棒可以静止在圆环上某位置,该位置对应的半径与水平方向的夹角为θ=37°,如图乙所示,(g取10m/s2)求:
(1)棒静止时受到的安培力的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小。
共享时间:2024-12-15 难度:2 相似度:0.83

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2024-04-19

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