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160590. (2016•西安一中•模拟) 德优题库如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环球,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R.在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B.现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,且平行轨道足够长。已知导体棒ab下落
r
2
时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2
(1)求导体棒ab下落到
r
2
时的加速度大小。
(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h和R2上的电功率P2
共享时间:2016-03-05 难度:3
[考点]
牛顿第二定律的简单应用,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]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒ab从A下落时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得
mg﹣BIL=ma,式中l=  I=式中 R=4R

由以上各式可得:

(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即
   式中 

解得:

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有

 得 
 此时导体棒重力的功率为
 
 根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即
 P=P1+P2=PG
 所以
[点评]
本题考查了"牛顿第二定律的简单应用,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"典型题",熟悉题型是解题的关键。
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160005. (2021•西安中学•四模) .(18分)如图所示,两根固定的光滑金属导轨水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨间距为L=0.5m,导轨的倾斜部分与水平面夹角为θ=53°。导轨的倾斜部分顶部连接有一个阻值为R=0.8Ω的电阻,中部某范围内有一个长度也为L的匀强磁场区域abcd,磁感应强度大小为B=2T,磁场方向垂直于轨道面向上。现有一质量为m=0.5kg、电阻为r=0.2Ω,长度略大于L的导体棒MN,从倾斜导轨上某处由静止释放,在刚滑进磁场abcd时恰好做匀速直线运动(取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8)。求:
(1)导体棒MN释放时和磁场边界ab间的距离s;
(2)若在水平轨道上某段铺设导电的粗糙材料,发现导体棒滑上该材料后的第一秒内位移为4m,第三秒内位移为0.25m,求该材料与导体棒间的动摩擦因数μ及导体棒滑上该材料前的速度v;
(3)若在铺设该粗糙材料的同时在材料区间加上竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小也为B=2T,发现导体棒滑上该材料后只需t0=1s即可停下。求导体棒从静止释放到最后停下的整个过程中,导体棒上产生的焦耳热Qr

共享时间:2021-04-21 难度:3 相似度:2
158857. (2023•滨河中学•高二上二月) 德优题库如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m,其电阻不计。导轨平面与水平面夹角θ=30°,N、Q两端和M、P两端分别接有R=1.5Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置,ab两端与导轨始终接触良好,已知棒ab的质量m=0.2kg,电阻r=0.25Ω,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下,以初速度v0=0.5m/s沿导轨向上开始运动。能达到的最大速度v=2m/s,重力加速度取g=10m/s2
(1)判断流经棒ab中电流的方向,并求棒ab两端的最大电压;
(2)求该过程中拉力的大小;
(3)若棒ab从v0开始运动到v2=1.5m/s的过程中两个电阻R上产生的总焦耳热Q=0.21J,求此过程中棒ab的位移大小;
(4)在棒ab的位移大小为x=1m的过程,流过棒ab的电荷量。
共享时间:2023-12-25 难度:2 相似度:1.67
182887. (2018•西安中学•高二上期末) 德优题库如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,其上端连接一阻值为R的电阻,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m,电阻也为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放。导体棒进入磁场后做减速运动,在磁场中向下运动了d后最终稳定,此时通过电阻R的电流为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨电阻及空气阻力。求:
(1)磁感应强度的大小B。
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v。
(3)整个过程中导体棒产生的焦耳热是多少。
共享时间:2018-02-16 难度:2 相似度:1.67
206564. (2023•西安中学•七模) 相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同.ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8Ω,导轨电阻不计.t=0时刻起,ab棒在方向竖直向上、大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,由静止沿导轨向上匀加速运动,同时也由静止释放cd棒.g取10m/s2
德优题库
(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在2s内外力F做功40J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)求出cd棒达到最大速度所对应的时刻t1
共享时间:2023-06-01 难度:5 相似度:1.6
206374. (2024•浐灞二中•四模) 如图所示,平行的两光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,PQ右侧区域存在如图所示的匀强磁场,其磁感应强度大小B=0.5T,正方形导线框abcd、导体棒ef均静止放置在金属导轨上,开始阶段先固定导线框abcd,对ef施加水平向左的恒力F(大小未知),当ef达到最大速度v1后撤去恒力,同时释放导线框abcd,之后导线框abcd达到最大速度v2=3m/s时,ad边恰好到达PQ处,此时立即将ef固定。已知ef和导线框abcd的质量都为,ef的电阻及导线框的ad、bc边的电阻都为r=2Ω,导轨的宽度、导线框abcd的边长及ef的长度均为L=1m,其余电阻不计,且ef与导线框abcd始终不相撞。
(1)求导体棒ef的最大速度v1和恒力F的大小;
(2)求在导线框abcd通过PQ的过程中,整个回路产生的焦耳热Q;
(3)若导线框abcd的ad边到达PQ时为0时刻,自0时刻起对导线框施加水平方向的作用力f,使导线框abcd以a=3m/s2的加速度匀减速离开磁场,求f与t的关系式及bc边刚要出磁场时作用力f的大小。

共享时间:2024-04-27 难度:3 相似度:1.34
160149. (2021•长安区•二模) 如图所示,相互平行、相距L的两条金属长导轨固定在同一水平面上,电阻可忽略不计,空间有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,质量均为m、长度均为L、电阻均为R的导体棒甲和乙,可以在长导轨上无摩擦左右滑动。开始时,甲导体棒具有向左的初速度v,乙导体棒具有向右的初速度2v,求:
(1)开始时,回路中电流I;
(2)当一根导体棒速度为零时,另一个导体棒的加速度大小a;
(3)运动过程中通过乙导体棒的电量最大值qm

共享时间:2021-03-23 难度:3 相似度:1.34
161398. (2023•西安中学•高二上期末) 如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上,阻值为R的定值电阻与导轨的M、P端相连,MP和导轨垂直,平行导轨的间距为L,导轨电阻不计。穿过导轨平面的磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度的大小B随着时间t变化的图像如图乙所示,质量为m、长度为L、电阻值为r=
1
4
R的金属杆ab垂直于导轨放置并且和导轨接触良好,杆ab和PM之间距离为d。现在杆ab的中点处系一根不可伸长的轻绳,绳子跨过定滑轮与一质量为m的物块相连接,滑轮左侧轻绳与导轨平面保持平行,已知在0~t0时间内,金属杆ab在水平外力F作用下保持静止状态。t0时刻撤去外力,金属杆从静止开始运动,当物块下落的高度为h时,物块达到最大速度,重力加速度为g。求:
(1)写出水平外力F随时间t的变化关系式;
(2)从t=0时刻开始到物块达到最大速度时间内,通过电阻R的电荷量;
(3)从t=0时刻开始到物块达到最大速度时间内,电阻R所产生的热量;
(4)物块下落h高度的过程中所经历的时间。
德优题库
共享时间:2023-02-20 难度:3 相似度:1.34
158824. (2023•西安中学•高二上二月) 德优题库如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内,两导轨间的距离为L=1m,导轨间连接的定值电阻R=4Ω,导轨上放一质量为m=0.2kg的金属杆ab,金属杆始终与导轨接触良好,杆的电阻r=1Ω,其余电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里,重力加速度g取10m/s2。现让金属杆从MP水平位置由静止释放,忽略空气阻力的影响,求:
(1)金属杆的最大速度vm的大小;
(2)若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=1.6J,此时金属棒下落的高度h为多少?
(3)从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,通过电阻R的电荷量q;
(4)金属杆ab达到最大速度后,为使棒中不产生感应电流,从该时刻开始,磁感应强度B′应怎样随时间t变化?推导这种情况下B′与t的关系式。
共享时间:2023-12-15 难度:3 相似度:1.34
206580. (2023•长安区•一模) 如图所示,相距L=0.1m的平行轨道由两部分组成,其中圆弧轨道光滑,水平轨道粗糙。水平轨道MNPQ区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T。光滑导体棒ab的质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω;另一导体棒cd的质量m2=0.2kg,电阻R2=0.2Ω,放置在足够长的水平轨道上,导体棒cd与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,光滑足够长斜面的倾角θ=30°,斜面顶端固定一轻质光滑小定滑轮,滑轮与水平轨道等高。一绝缘轻绳绕过滑轮一端与导体棒cd相连,另一端与处于斜面上的小物块相连,且cd与物块恰好均保持静止(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。现让ab棒从距水平轨道高为H=0.8m处由静止释放,在之后的运动过程中,ab棒恰好能与水平轨道上的cd棒相遇,全程两棒均未出磁场区域。已知重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小物块的质量m0
(2)导体棒cd的初始位置与水平轨道最左端MN间的距离x0
(3)整个过程中,导体棒ab产生的焦耳热Q1
德优题库
共享时间:2023-03-01 难度:3 相似度:1.34
160394. (2019•蓝田县•一模) 实验小组想要探究电磁刹车的效果,在遥控小车底面安装宽为0.1m、长为0.4m的10匝矩形线框abcd,总电阻为R=2Ω,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m=0.2kg。如图是简化的俯视图,小车在磁场外以恒定的功率做直线运动,受到地面阻力恒为f=0.4N,进入磁场前已达到最大速度υ=5m/s,车头(ab边)刚要进入磁场时立即撤去牵引力,车尾(cd边)刚出磁场时速度恰好为零。已知有界磁场宽度为0.4m,磁感应强度为B=1.4T,方向竖直向下。求:德优题库
(1)进入磁场前小车所受牵引力的功率P;
(2)车头刚进入磁场时,小车的加速度大小;
(3)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q。
共享时间:2019-03-14 难度:3 相似度:1.34
161747. (2022•西安中学•高二上期末) 德优题库如图所示,地面上方高为H的空间,分布着水平方向的磁场。取竖直向下为x轴正方向,水平方向为y轴方向。在xoy平面内,磁感应强度在y轴方向不发生变化,竖直方向随x变化的关系为Bx=B0+kx,式中B0和k均为常量。用质量为m、电阻为R的匀质薄金属条制成的边长为L的比荷正方形单匝线框,从图示位置由静止开始释放,线框在下落过程中保持竖直,已知线框达到最大速度后,最终落到地面,不计空气阻力,重力加速度为g。
(1)求线框下落的最大速度vm
(2)假设线框从静止下落到地面的时间为t,若在同一时间t内,线框内产生的热量与一恒定电流I0在该段线框内产生的热量相等,求I0大小。
共享时间:2022-02-05 难度:1 相似度:1.33
160181. (2020•西安中学•四模) 如图所示,足够长的平行光滑金属导轨竖直放置,轨道间距为l,其上端接一阻值恒为R的灯泡L.在水平虚线L1、L2间有垂直导轨平面的匀强磁场,磁场区域的宽度为d,导体棒a的质量为2m、电阻为R;导体棒b的质量为m、电阻为2R,与导轨始终保持良好接触,它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨下滑,且都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿过磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g,不计a、b棒之间的相互作用,导体棒始终与导轨垂直.求:
(1)导体棒a、b在磁场中的运动速度之比.
(2)求M点距离L1的高度.
(3)若取走导体棒b,将a固定在L2处,使磁感应强度从B0随时间均匀减小,设灯泡额定电压为U,为保证灯泡不会烧坏且有电流通过,试求磁感应强度减小到零的最短时间.

共享时间:2020-04-15 难度:1 相似度:1.33
182321. (2021•交大附中•高二下期中) 德优题库如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计,k>0.求:
(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;
(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
共享时间:2021-05-23 难度:1 相似度:1.33
160164. (2020•西安中学•一模) 德优题库图中MN和PQ为竖直方向的两个无限长的平行直金属导轨,间距为L,电阻不计.导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直.质量m、电阻为r的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触,导轨一端接有阻值为R的电阻.由静止释放导体棒ab,重力加速度为g.
(1)导体棒下滑过程中做什么运动?
(2)导体棒能够达到的最大速度为多大?
(3)设ab下降的高度为h,求此过程中通过电阻R的电量是多少?
共享时间:2020-03-15 难度:1 相似度:1.33
206671. (2022•西安中学•三模) 如图(甲)所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30m.导轨电阻忽略不计,其间连接有定值电阻R=0.40Ω.导轨上静置一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使它由静止开始运动(金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直),电流传感器(不计传感器的电阻)可随时测出通过R的电流并输入计算机,获得电流I随时间t变化的关系如图(乙)所示.求金属杆开始运动2.0s时:
(1)金属杆ab受到安培力的大小和方向;
(2)金属杆的速率;
(3)对图象分析表明,金属杆在外力作用下做的是匀加速直线运动,加速度大小a=0.40m/s2,计算2.0s时外力做功的功率.
德优题库
共享时间:2022-04-15 难度:4 相似度:1.17

dygzwlyn

2016-03-05

高中物理 | | 解答题

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