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160896. (2025•西安一中•高二上期末) 德优题库如图所示,光滑平行金属导轨AB、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上,BP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨,导轨在B、D两点处平滑连接,水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、2m,接入电路的电阻均为R,初始时,金属棒cd垂直放置在水平导轨上,金属棒ab垂直固定在倾斜导轨上距底端距离为s处,某时刻将ab由静止释放,不计导轨电阻。重力加速度为g,求:
(1)金属棒cd的最大加速度am
(2)金属棒cd的最大速度vm
(3)流过金属棒ab的电荷量q;
(4)金属棒ab上产生的热量Qab
共享时间:2025-02-19 难度:3
[考点]
闭合电路欧姆定律的内容和表达式,竖直平面内的导轨滑杆模型,电磁感应过程中的能量类问题,
[答案]
(1)金属棒cd的最大加速度为
(2)金属棒cd的最大速度为
(3)流过金属棒ab的电荷量为
(4)金属棒ab上产生的热量为mgssinθ。
[解析]
解:(1)设ab棒下滑到斜面底端时速度大小为v。由机械能守恒定律得

解得
ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为
E=BLv
通过cd的电流为

cd棒所受安培力为
F=BIL
则cd棒的最大加速度为

联立解得

(2)当ab、cd棒共速时,cd棒速度最大,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得
mv=3mvm
解得

(3)从ab棒进入磁场到两棒共速的过程,通过两棒的电荷量相同,设为q,并设两棒中平均电流为,取向右为正方向,对cd棒,由动量定理得

又有
联立解得
(4)由能量守恒定律得两棒产生的总热量为

解得
ab棒与cd棒电阻相同,所以
QabQ=×mgssinθ=mgssinθ
答:(1)金属棒cd的最大加速度为
(2)金属棒cd的最大速度为
(3)流过金属棒ab的电荷量为
(4)金属棒ab上产生的热量为mgssinθ。
[点评]
本题考查了"闭合电路欧姆定律的内容和表达式,竖直平面内的导轨滑杆模型,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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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
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
160325. (2020•周至五中•二模) 如图(a),一水平面内固定有两根平行的长直金属导轨,导轨间距为L;两根相同的导体棒M、N置于导轨上并与导轨垂直,长度均为L;棒与导轨间的动摩擦因数为µ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力);整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.从t=0时开始,对导体棒M施加一平行于导轨的外力F,F随时间变化的规律如图(b)所示。已知在t0时刻导体棒M的加速度大小为µg、导体棒N开始运动。运动过程中两棒均与导轨接触良好,重力加速度大小为g。两棒的质量均为m,电阻均为R,导轨的电阻不计。求
(1)t0时刻导体棒M的速度vM
(2)0~t0时间内外力F的冲量大小;
(3)0~t0时间内导体棒M与导轨因摩擦产生的内能。

共享时间:2020-03-23 难度:4 相似度:1.17
160485. (2018•铁一中学•二模) 德优题库如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面是,电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形,棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱,导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0.PQ左侧匀强磁场方向竖直向上,磁感应强度大小为B.在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多少时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某一过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求该过程中导轨动能增加量。
共享时间:2018-03-17 难度:5 相似度:1.07
162983. (2021•周至中学•高二上期中) 德优题库如图所示,电源电动势E=10V、内阻r=1Ω,定值电阻R1=R3=5Ω,定值电阻R2=4Ω,电容器的电容C=100μF,当S断开时,电容器中一带电粒子恰好处于静止状态,取重力加速度g=10m/s2。现闭合开关,求:
(1)带电粒子加速度的大小和方向;
(2)S闭合后流过R3的总电荷量。
共享时间:2021-11-29 难度:2 相似度:0.83
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:0.83
159071. (2023•铁一中学•高二上二月) 如图所示,倾角α=37°的平行光滑金属导轨固定放置,导轨间距d=1m,电源的电动势E=3V,定值电阻R1=1Ω,R为滑动变阻器,S为开关。质量m=0.1kg、电阻R2=2Ω、长度等于导轨间距的直导体棒ab垂直于导轨放置。在导轨间加匀强磁场后,直导体棒ab始终能在导轨上保持静止。不计导轨及电源内阻,直导体棒ab始终与导轨接触良好,忽略地磁场影响,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若开关S保持断开,将滑动变阻器阻值调至R=4Ω,求所加匀强磁场磁感应强度的最小值Bmin
(2)若闭合开关S,且在导轨间加竖直向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场,求滑动变阻器接入回路的阻值R'。

共享时间:2023-12-26 难度:2 相似度:0.83
159678. (2022•西安中学•月考) 德优题库酒驾严重危害了公共交通安全,打击酒驾现象已成为日常。如题图甲为交警使用的某种酒精检测仪,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示
(1)某同学自行设计了简易酒精检测仪,如图丙所示,用到的器材有酒精气体传感器R1、电源(电动势为9.0V,内阻未知)、电流表(满偏电流为100mA,内阻为8.5Ω),闭合开关,周围无酒精气体,发现电流表刚好满偏,则电源内阻为        Ω;用该仪器        (选填“能”“不能”)检测酒驾德优题库
驾驶员状态 非酒驾 酒驾
酒精气体浓度标准(mg/mL) 小于0.2 大于或者等于0.2
检测器状态 只有绿灯亮 绿灯红灯都亮
(2)另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表,他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为题图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾,红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为6V,内阻不计,R2为定值电阻,R1为酒精气体传感器,L1、L2是彩色小灯泡,颜色一红一绿,小灯泡电压达到0.7V才会发光,则L1       (选填“红”“绿”)灯,当红灯刚亮时通过其的电流为        A(保留两位有效数字)。
共享时间:2021-12-01 难度:2 相似度:0.83
160084. (2021•西安中学•八模) 德优题库如图所示,是某同学设计的一种磁动力电梯的原理图,即在竖直平面内有两根很长的平行竖直金属轨道MN和PQ,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场,两导轨下端用导线相连。处于金属轨道间的导体杆ab与轨道垂直,且正下方通过绝缘装置固定电梯轿厢,当磁场向上运动时,电梯可向上运动(设运动过程中ab始终与导轨垂直且接触良好)。已知匀强磁场强度为B,电梯载人时电梯轿厢及ab杆的总质量为M,两导轨间的距离为L,导体杆电阻为R,其余部分电阻不计。当磁场以v0的速度匀速上升时,电梯轿厢刚好能离开地面。不计空气阻力,ab杆与轨道的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等。重力加速度为g。求:(1)此时通过ab杆电流的方向及ab杆受到轨道摩擦力的大小;
(2)当电梯匀速上升的速度大小为v1时,磁场向上匀速运动速度v2的大小。
共享时间:2021-06-13 难度:2 相似度:0.83
160723. (2016•华清中学•四模) 德优题库如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为L的平行光滑金属轨道上.导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻.
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx
共享时间:2016-04-18 难度:3 相似度:0.66
161748. (2022•西安中学•高二上期末) 发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。
德优题库
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。
图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。
(1)求在Δt时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。
(2)从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
a.请在图3(图1的导体棒ab)、图4(图2的导体棒ab)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。
b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图2“电动机”为例,通过计算分析说明。
德优题库
共享时间:2022-02-05 难度:3 相似度:0.66
158337. (2024•滨河中学•高二上二月) 德优题库如图甲所示电路,定值电阻R0、小灯泡L与金属圆线圈连成闭合回路,在金属圆线圈区域内存在匀强磁场,t=0时刻,磁感应强度方向垂直线圈所在平面向里,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。已知线圈匝数N=100匝、半径r=10cm、总电阻R=2Ω,定值电阻R0=3Ω,小灯泡电阻RL=6Ω且阻值不随温度变化,取π=3,求:
(1)流过小灯泡的电流方向;
(2)小灯泡的电功率;
(3)0-2s这段时间内,流过金属线圈和小灯泡上的电荷量分别是多少。
共享时间:2024-12-10 难度:3 相似度:0.66
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 相似度:0.66
160244. (2020•西安中学•三模) 如图所示,光滑的金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨足够长,电阻不计,两轨间距为L,其左端连接一阻值为R的电阻。导轨处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,一质量为m的金属棒,放置在导轨上,其电阻为r,某时刻一水平力F垂直作用在金属棒中点,金属棒从静止开始做匀加速直线运动,已知加速度大小为a,金属棒始终与导轨接触良好。
(1)从力F作用开始计时,请推导F与时间t关系式;
(2)F作用时间t0后撤去,求金属棒能继续滑行的距离S。

共享时间:2020-04-12 难度:3 相似度:0.66

dygzwlyn

2025-02-19

高中物理 | 高二上 | 解答题

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