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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
[考点]
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:设线框进入磁场时的速度为v,由于导线框恰好做匀速运动,所以安培力与重力大小相等,方向相反,即mg=F
线框bc边切割磁感线产生的电动势为:E=BLv
故线框中产生的电流为:I=
线框在磁场中所受安培力为:F=BIL=
线框进入磁场前做自由落体运动,根据动能定理可以求出线框进入磁场时的速度v,即:
mgh=
所以:h=
(2)根据法拉第电磁感应定律,离开磁场的过程中产生的感应电动势:
感应电流:
通过导线框某一横截面的电量:q=IΔt
联立解得:
(3)由于磁场的宽度与线框的宽度相等,所以线框匀速穿过整个的磁场,整个的过程中线框减小的重力势能转化为线框产生的热量,即:
Q=mg•2L
答:(1)导线框刚下落时,bc边距磁场上边界MN的高度是
(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是
(3)导线框穿越磁场的整个过程中,导线框中产生的热量是mg2L.
[点评]
本题考查了"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"必考题",熟悉题型是解题的关键。
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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:2
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: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:1.67
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:1.67
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:1.67
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:1.67
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:1
162239. (2023•师大附中•高二上期中) 德优题库如图甲所示,两根足够长的、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ间距d=1m,倾角θ=37°,轨道顶端连有一阻值为R=2Ω的定值电阻,整个空间存在着垂直轨道平面向下的磁场,磁感应强度B的变化规律如图乙所示,现用力将质量m=0.4kg、电阻r=2Ω的导体棒ab从0时刻开始固定于离轨道顶端l=2m处,在t=4s时刻撤去外力,之后导体棒下滑距离x0=1.5m后达到最大速度,导体棒与导轨始终接触良好。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)0~4s内通过导体棒ab的电流大小和方向;
(2)导体棒ab的最大速度vm
(3)从t=0时刻到导体棒ab下滑1.5m的过程中,在ab棒上产生的焦耳热Q。
共享时间:2023-11-30 难度:2 相似度:1
182837. (2019•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图(a)所示,间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域Ⅰ内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度Bt的大小随时间t变化的规律如图(b)所示。t=0时刻在轨道上端的金属棒ab从如图所示位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属棒cd在位于区域Ⅰ内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R,ab棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2l,在t=tx时刻(tx未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g。求:
(1)通过cd棒电流的大小和方向;
(2)ab棒的质量M;
(3)ab棒刚进入区域Ⅱ时的速度。
共享时间:2019-03-02 难度:3 相似度:0.83
161647. (2023•高新一中•高二上期末) 如图所示,两条间距为L、电阻不计的光滑平行金属导轨,固定在水平绝缘平台上。左侧圆弧部分处于竖直面内,右侧平直导轨端点与平台边缘对齐且水平导轨处于竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。将金属棒ab、cd垂直于导轨放置,ab在外力作用下静止于圆弧轨道上距平台高度为h处,cd放在距轨道右端距离为x0的水平轨道上保持静止。将ab由静止释放,一段时间后两棒分别脱离轨道,且从脱离轨道至落地两棒沿水平方向的位移之比为s1:s2=2:5。两棒未发生碰撞,导体棒ab、cd,质量分别为2m、m,有效电阻均为R,重力加速度为g,忽略空气阻力。求:
德优题库
(1)导体棒ab脱离轨道时速度的大小;
(2)导体棒cd在轨道上运动的最小加速度;
(3)导体棒cd在导轨上运动的时间。
共享时间:2023-02-21 难度:3 相似度:0.83
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:0.83
161018. (2025•西安八十五中•高二上期末) 图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO′轴转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈),线圈电阻为r,其它电阻均不计。
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;
(2)求线圈从中性面开始转过的过程中流过电阻R的电荷量;
(3)求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。
共享时间:2025-02-11 难度:3 相似度:0.83
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:0.83
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:0.83
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:0.75

dygzwlyn

2020-02-09

高中物理 | 高二上 | 计算题

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