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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
[考点]
闭合电路欧姆定律的内容和表达式,双杆在等宽导轨上切割磁场的运动问题,电磁感应过程中的能量类问题,
[答案]
(1)t=4s时金属棒ab和cd的加速度大小为2m/s2
(2)t=4s时金属棒ab和cd的速度大小分别为6m/s,10m/s;
(3)从t=4s到回路中电流为零的过程中,金属棒ab和cd之间距离的增加量为4m。
[解析]
解:(1)t=4s时,金属棒ab和cd的加速度相等时,设两棒受到的安培力大小为F
对金属棒ab,由牛顿第二定律有
F=ma
对金属棒cd,由牛顿第二定律有
F﹣F=ma
联立解得
F=2N,a=2m/s2
(2)根据安培力公式有
F=BIL
解得回路中电流大小为
I=2A
设回路中的感应电动势为E,则
E=2IR
设t=4s时,金属棒ab、cd的速度分别是v1、v2,则
E=BL(v2﹣v1
设t=4s时间内安培力冲量大小为I,对金属棒cd,取向右为正方向,由动量定理有
Ft﹣I=mv2
对金属棒ab,取向右为正方向,由动量定理有
I=mv1
联立解得
v1=6m/s,v2=10m/s
(3)撤去外力F后,金属棒cd做加速度逐渐减小的减速运动,金属棒ab做加速度逐渐减小的加速运动,最后两棒速度相等,均做匀速运动,回路中感应电流为零。设最终两棒共同速度为v,取向右为正方向,根据动量守恒定律有
mv1+mv2=2mv
对ab棒,取向右为正方向,根据动量定理有

通过两棒的电荷量

设两棒间距离增大了x,则
ΔΦ=BLx
联立解得
x=4m
答:(1)t=4s时金属棒ab和cd的加速度大小为2m/s2
(2)t=4s时金属棒ab和cd的速度大小分别为6m/s,10m/s;
(3)从t=4s到回路中电流为零的过程中,金属棒ab和cd之间距离的增加量为4m。
[点评]
本题考查了"闭合电路欧姆定律的内容和表达式,双杆在等宽导轨上切割磁场的运动问题,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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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:1.34
158990. (2023•西工大附中•高二上二月) 如图所示,有一足够长的光滑平行金属导轨间距为L,折成倾斜和水平两部分,倾斜部分导轨的倾角与水平面的夹角为θ=30°,水平和倾斜部分均处在磁感应强度为B的匀强磁场中,水平部分磁场方向竖直向下,倾斜部分垂直斜面向下(图中未画出),两个磁场区互不叠加;将两根金属棒a、b垂直放置在导轨上,并将b用轻绳通过定滑轮和小物体c连接,已知两棒的长度均为L,电阻均为R,质量均为m,小物块c的质量也为m,不考虑其他电阻,不计一切摩擦,运动过程中棒与导轨保持接触良好,且b始终不会碰到滑轮,重力加速度大小为g。
(1)求锁定a,释放b的最终速度vm
(2)使a、b同时由静止释放,同时在a上施加一沿斜面向上的恒力F=1.5mg,求任意时刻a、b加速度之比;
(3)使a、b同时由静止释放,同时在a上施加一沿斜面向上的恒力F=1.5mg,求达到稳定状态时a、b的速度;
(4)若(2)中系统从由静止开始经时间t达到稳定状态,求此过程中系统产生的焦耳热。

共享时间:2023-12-27 难度:3 相似度:1.34
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:1.34
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 相似度:1.34
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:1.34
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
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
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
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
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
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
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
182360. (2020•西安八十三中•高二上期中) 德优题库如图所示,电源电动势E=3V,内阻r=3Ω,定值电阻R1=1Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω,求:
(1)当滑动变阻器的阻值R2为多大时,电阻R1消耗的功率最大?电阻R1消耗的最大功率是多少?
(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?变阻器消耗的最大功率是多少?
(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?电源输出的最大功率是多少?
(4)以上三种情况下,电源的效率分别为多大?
共享时间:2020-11-15 难度:2 相似度:0.83
181868. (2023•关山中学•高二上期中) 德优题库如图所示,电源的电动势是6V,内电阻是0.5Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5Ω,限流电阻R0为3Ω,若电压表的示数为3V,试求:
(1)电源的功率和电源的输出功率
(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率.
共享时间:2023-11-16 难度:2 相似度:0.83
162875. (2021•西安中学•高二上期中) 德优题库如图所示电路,电源电动势E=36V,直流电动机内电阻r=1Ω,定值电阻R=4Ω,闭合开关,电动机正好正常工作,以v=1m/s的速度匀速吊起m=5kg的重物,电压表的示数为UV=8V,g=10m/s2,试求:
(1)电动机的效率;
(2)电源的内阻。
共享时间:2021-11-16 难度:2 相似度:0.83

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2025-02-02

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