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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
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
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=
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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
206213. (2024•西安中学•三模) 如图所示,两平行光滑长直金属导轨水平放置,间距为L。abcd区域有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向上。初始时刻,磁场外的细金属杆M以初速度v0向右运动,磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。已知杆M的质量为m,在导轨间的电阻为R,杆N的质量为2m,在导轨间的电阻为,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
(1)求M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向;
(2)若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为,求:
①N在磁场内运动过程中N上产生的热量QN
②初始时刻N到ab的最小距离x。
共享时间:2024-04-10 难度:4 相似度:1.17
206198. (2024•西工大附中•模拟) 如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨固定在水平面上,导轨间距为L=1m,导轨水平部分的矩形区域abcd有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.5T,导轨水平部分的左侧和倾斜部分由光滑圆弧连接,右侧和一光滑圆弧轨道平滑连接,圆弧轨道半径,圆心角θ=120°,在圆弧上端有两弹性挡板C和C'。质量为m1=1kg的金属棒P从离水平面高度h=3.2m处静止释放,经过AA'滑上水平轨道;P穿过磁场区域后,与另一根质量为m2=2kg的静置在导轨上的金属棒Q发生弹性碰撞,碰后Q恰好能上升到C和C'处,两金属棒的电阻值均为R=0.2Ω,重力加速度g=10m/s2,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计,两根金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求:

(1)P刚进入磁场时受到安培力F的大小;
(2)矩形磁场沿导轨方向的长度;
(3)若Q从右侧圆弧滑下时,P已从磁场中滑出,求从P开始运动到PQ第二次碰撞,Q棒上产生的焦耳热。
共享时间:2024-03-05 难度:4 相似度:1.17
206548. (2023•师大附中•十模) .如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,导轨间距L=0.5m,导轨上端接一阻值R=1Ω的电阻。匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=2T.两导体棒a、b质量均为m=1kg、电阻均为r=0.5Ω,且a棒与导轨之间的动摩擦因数μ1=0.5,b棒与导轨之间的动摩擦因数μ2=0.8.开始时a棒固定,b棒静止,现让a棒由静止开始下滑,当b棒在安培力作用下刚要开始运动时,两棒恰好相碰,且碰后不分开并一起向下运动。a、b棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,求:
(1)a棒与b棒刚要相碰时,a棒的速度大小;
(2)a、b棒一起下滑的最大速度;
(3)若两棒相碰后,经过t=s发现已经达到最大速度,求在这段时间内电路中产生的热量。

共享时间:2023-07-04 难度:4 相似度:1.17
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
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:1.07
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
182767. (2019•西安中学•高二上期末) 如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0导线的电阻不计,求0至t1时间内
德优题库
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;
(2)通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。
共享时间:2019-02-22 难度:2 相似度:0.83
206325. (2024•新城区•三模) 如图甲所示,两根平行光滑足够长金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,其间距L=2m。导轨间存在垂直于斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T。两根金属棒NQ和ab与导轨始终保持垂直且接触良好,NQ棒通过一绝缘细线与固定在斜面上的拉力传感器连接(连接前,传感器已校零),细线平行于导轨。已知ab棒的质量为2kg,NQ棒和ab棒接入电路的电阻均为2Ω,导轨电阻不计。将ab棒从静止开始释放,同时对其施加平行于导轨的外力F,此时拉力传感器开始测量细线拉力FT,作出力FT随时间t的变化图像如图乙所示(力FT大小没有超出拉力传感器量程),重力加速度g取10m/s2。求:
德优题库
(1)t1=1s时,金属棒ab的速度大小;
(2)t2=3s时,外力F的大小。
共享时间:2024-04-07 难度:2 相似度:0.83
206277. (2024•西安一中•二模) 德优题库如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上,间距为l,MP间接阻值为R的定值电阻,质量为m的金属棒ab垂直导轨放置,导轨和金属棒电阻不计,整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现给金属棒ab一个水平外力使金属棒从静止开始向右匀加速运动,速度达到v时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍,运动过程中金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求:
(1)在速度从零增加到v时间内金属棒的加速度大小;
(2)在速度从零增加到v时间内流过定值电阻R的电荷量。
共享时间:2024-03-23 难度:2 相似度:0.83
182342. (2021•西安八十三中•高二下期中) 德优题库如图所示,倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接。轨道宽度均为L=1m,电阻忽略不计。匀强磁场Ⅰ仅分布在水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B1=1T;匀强磁场Ⅱ仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B2=1T.现将两质量均为m=0.2kg,电阻均为R=0.5Ω的相同导体棒ab和cd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放。取g=10m/s2
(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;
(2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q=0.45J,求该过程中通过cd棒横截面的电荷量;
(3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h=10m,cd棒由静止释放后,为使cd棒中无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化,将cd棒开始运动的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0=1T,试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内,磁场Ⅱ的磁感应强度B随时间t变化的关系式。
共享时间:2021-05-29 难度:2 相似度:0.83

dygzwlyn

2025-02-19

高中物理 | 高二上 | 解答题

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