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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
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
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
182589. (2020•西安中学•高二上期末) 德优题库如图所示,在高度为L、足够宽的区域MNPQ内,有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、边长为L、电阻为R的正方形导线框abcd,在MN上方某一高度由静止开始自由下落.当bc边进入磁场时,导线框恰好做匀速运动.已知重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)导线框刚下落时,bc边距磁场上边界MN的高度h;
(2)导线框离开磁场的过程中,通过导线框某一横截面的电量q;
(3)导线框穿越磁场的整个过程中,导线框中产生的热量Q.
共享时间:2020-02-09 难度:2 相似度:1.67
183079. (2018•西工大附中•高二上期末) 如图甲所示,足够长的“U”型金属导轨固定在水平面上,金属导轨宽度L=1.0m,导轨上放有垂直导轨的金属杆P,金属杆质量为m=0.1kg,空间存在磁感应强度B=0.5T,竖直向下的匀强磁场.连接在导轨两端的电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,其余部分电阻不计.某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F,金属杆P由静止开始运动,图乙是金属杆P运动过程的v-t图象,导轨与金属杆间的动摩擦因数μ=0.5.g取10m/s2.求:
德优题库
(1)水平恒力F的大小;
(2)前4s内电阻R上产生的热量.
共享时间:2018-03-02 难度:2 相似度:1.67
183062. (2018•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图所示,倾角为θ=30°、宽度为d=1m、长为L=4m的光滑倾斜导轨,导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻R0=15Ω,倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=5T,C1A1、C2A2是长为s=4.5m的粗糙水平轨道,A1B1、A2B2是半径为R=0.5m处于竖直平面内的1/4光滑圆环(其中B1、B2为弹性挡板),整个轨道对称。在导轨顶端垂直于导轨放一根质量为m=2kg、电阻不计的金属棒MN,当开关S闭合时,金属棒从倾斜轨道顶端静止释放,已知金属棒到达倾斜轨道底端前已达到最大速度,当金属棒刚滑到倾斜导轨底端时断开开关S,(不考虑金属棒MN经过C1、C2处和棒与B1、B2处弹性挡板碰撞时的机械能损失,整个运动过程中金属棒始终保持水平,水平导轨与金属棒MN之间的动摩擦因数为μ=0.1,g=10m/s2)。求:
(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度大小;
(2)金属棒MN在倾斜导轨上运动的过程中,电阻R0上产生的热量Q;
(3)已知金属棒会多次经过圆环最低点A1A2,求金属棒经过圆环最低点A1A2时对轨道压力的最小值。
共享时间:2018-02-25 难度:2 相似度:1.67
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
182497. (2019•西安中学•高二上期中) 德优题库如图10所示的电路中,电阻R2=15Ω,R3=10Ω,电源的电动势E=12V,内电阻r=1Ω,安培表的读数I=0.4A.求:
(1)流过电阻R1的电流是多少?
(2)电阻R1的阻值是多大?
(3)电源的输出功率是多少?
共享时间:2019-11-10 难度:1 相似度:1.33
182608. (2020•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆,金属杆与导轨的电阻忽略不计;匀强磁场垂直水平面向里,用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v和F的关系如图乙所示(重力加速度g取10m/s2)。问:

(1)金属杆在做匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,则磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
共享时间:2020-02-04 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
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
183179. (2017•西安中学•高二上期末) 某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图。一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.a点与导轨相连,b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度,铝块由静止释放,下落h=0.3m时,测得U=0.15V.(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g=10m/s2
(1)测U时,与A点相接的电压表的“正极”还是“负极”?
(2)求此时铝块的速度大小;
(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。
共享时间:2017-02-21 难度:4 相似度:1.17

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2024-04-19

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