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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
[考点]
闭合电路欧姆定律的内容和表达式,导体平动切割磁感线产生的感应电动势,电磁感应过程中的动力学类问题,电磁感应过程中的能量类问题,
[答案]
(1)P刚进入磁场时受到安培力F的大小为5N;
(2)矩形磁场沿导轨方向的长度为3.2m;
(3)Q棒上产生的焦耳热为11.5J。
[解析]
解:(1)P在倾斜轨道上下滑过程,根据动能定理有

解得:v0=8m/s
P刚进入磁场时,根据法拉第电磁感应定律有
E1=BLv0=0.5×1×8V=4V
根据闭合电路欧姆定律有
I1A=10A
P刚进入磁场时受到安培力
F=BI1L
解得:F=5N
(2)设Q在C点的速度为vC,则由牛顿第二定律有

Q从BB′到CC′,根据动能定理得

解得:vB=4m/s
P与Q发生弹性碰撞,取向右为正方向,根据动量守恒定律有
m1vP=m1vP'+m2vB
根据机械能守恒定律有

解得碰撞前后P的速度分别为:vP=6m/s,vP'=﹣2m/s
即P速度的大小为vP'=2m/s
设矩形磁场沿导轨方向的长度为x。
对于P第一次通过磁场,取向右为正方向,根据动量定理得

又有
q=t=
解得:x=3.2m
(3)P第二次通过磁场,取向左为正方向,根据动量定理知

解得P第二次离开磁场时速度为:v''P=0
Q第一次进入磁场时的速度为
v'Q=4m/s
方向向左。
取向左为正方向,根据动量定理得

解得Q第一次离开磁场时的速度为:v''Q=3m/s
方向向左,然后Q通过磁场与静止的P第二次碰撞,全过程应用能量守恒得

解得:Q=23J
则Q棒上产生的焦耳热为

答:(1)P刚进入磁场时受到安培力F的大小为5N;
(2)矩形磁场沿导轨方向的长度为3.2m;
(3)Q棒上产生的焦耳热为11.5J。
[点评]
本题考查了"闭合电路欧姆定律的内容和表达式,导体平动切割磁感线产生的感应电动势,电磁感应过程中的动力学类问题,电磁感应过程中的能量类问题,",属于"综合题",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:2.33
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:1.75
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:1.75
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
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共享时间:2023-03-01 难度:3 相似度:1.75
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。
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共享时间:2023-02-20 难度:3 相似度:1.75
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:1.75
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:1.5
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:1.5
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:1.5
160941. (2025•铁一中学•高二上期末) 德优题库某物理小组想出了一种理想化的“隔空”加速系统,该系统通过利用其中一个金属棒在磁场中运动产生感应电流从而使另一个金属棒获得速度,这样就避免了直接对其进行加速时所带来的磨损和接触性损伤,该加速系统可以建模抽象为在足够长的固定水平平行导轨上放有两个金属棒MN和PQ,磁感应强度B=0.5T的匀强磁场与导轨所在水平面垂直,方向竖直向下,导轨电阻很小,可忽略不计。如图为模型俯视图,导轨间的距离L=1.0m,每根金属棒质量均为m=1.0kg,电阻都为R=5.0Ω,可在导轨上无摩擦滑动,滑动过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好,在t=0时刻,两金属棒都处于静止状态,现有一与导轨平行、大小为F=2.0N恒力作用于金属棒MN上,使金属棒MN在导轨上滑动,经过t=10s,金属棒MN的加速度a=1.6m/s2,求:
(1)此时金属棒PQ的加速度是多少?
(2)此时两金属棒的速度各是多少?
(3)金属棒MN和PQ的最大速度差是多少?
共享时间:2025-02-14 难度:2 相似度:1.5
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:1.5
160691. (2016•华清中学•一模) 德优题库如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小为B=0.5T.在区域Ⅰ中,将质量m1=0.1kg,电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg,电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑,cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10m/s2,问
(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;
(2)ab将要向上滑动时,cd的速度v多大;
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8m,此过程中ab上产生的热量Q是多少。
共享时间:2016-03-13 难度:4 相似度:1.5
181981. (2022•关山中学•高二下期中) 如图所示,平行导轨MN、PQ倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为θ,导轨间距为d,导轨上端连接有阻值为R的定值电阻,导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B。将质量为m、电阻为r、长也为d的导体棒AC垂直放在导轨上并由静止释放,从释放至棒刚达到最大速度的过程中,通过定值电阻的电荷量为q。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直并且接触良好,导轨电阻不计,导轨足够长,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,求:
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(1)导体棒下滑过程中的最大加速度am
(2)导体棒的最大速度vm
(3)在导体棒从静止释放至刚达到最大速度的过程中,回路中产生的焦耳热与导体棒的最大动能之和E。
共享时间:2022-05-22 难度:4 相似度:1.5
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:1.5
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:1.5

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2024-03-05

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