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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
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(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
[考点]
匀变速直线运动速度与时间的关系,牛顿第二定律的简单应用,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,电磁感应过程中的能量类问题,
[答案]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)经过时间t,金属棒ab的速率为:v=at
此时,回路中的感应电流为:I=
对金属棒ab,由牛顿第二定律得:F﹣BIL﹣m1g=m1a
由以上各式整理得:F=m1a+m1g+,在图线上取两点:t1=0,F1=11N;t2=2s,F2=14.6N,
代入上式得:a=1m/s2,B=1.2T;
(2)在2s末金属棒ab的速率为:vt=at=2m/s
所发生的位移为:s=at2=2m
由动能定理得:WF﹣m1gs﹣Wm1
又Q=W
联立以上方程,解得:Q=WF﹣mgs﹣=(40﹣1×10×2﹣×1×22)J=18J;
(3)由题意可知:cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;然后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动.
当cd棒速度达到最大时,有m2g=μFN
又FN=FA=BIL,
根据闭合电路的欧姆定律可得电流强度I=
根据运动学公式可得:vm=at1
整理得t1=2s.
答:(1)磁感应强度B的大小为1.2T;ab棒加速度大小为1m/s2
(2)已知在2s内外力F做功40J,则这一过程中两金属棒产生的总焦耳热为18J;
(3)cd棒达到最大速度所对应的时刻为2s.
[点评]
本题考查了"匀变速直线运动速度与时间的关系,牛顿第二定律的简单应用,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,电磁感应过程中的能量类问题,",属于"压轴题",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:2.13
160149. (2021•长安区•二模) 如图所示,相互平行、相距L的两条金属长导轨固定在同一水平面上,电阻可忽略不计,空间有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,质量均为m、长度均为L、电阻均为R的导体棒甲和乙,可以在长导轨上无摩擦左右滑动。开始时,甲导体棒具有向左的初速度v,乙导体棒具有向右的初速度2v,求:
(1)开始时,回路中电流I;
(2)当一根导体棒速度为零时,另一个导体棒的加速度大小a;
(3)运动过程中通过乙导体棒的电量最大值qm

共享时间:2021-03-23 难度:3 相似度:1.6
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:1.6
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:1.6
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:1.6
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:1.6
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:1.4
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:1.4
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:1.4
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:1.4
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:1.4
206671. (2022•西安中学•三模) 如图(甲)所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30m.导轨电阻忽略不计,其间连接有定值电阻R=0.40Ω.导轨上静置一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使它由静止开始运动(金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直),电流传感器(不计传感器的电阻)可随时测出通过R的电流并输入计算机,获得电流I随时间t变化的关系如图(乙)所示.求金属杆开始运动2.0s时:
(1)金属杆ab受到安培力的大小和方向;
(2)金属杆的速率;
(3)对图象分析表明,金属杆在外力作用下做的是匀加速直线运动,加速度大小a=0.40m/s2,计算2.0s时外力做功的功率.
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共享时间:2022-04-15 难度:4 相似度:1.35
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:1.35
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:1.35
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:1.35

dygzwlyn

2023-06-01

高中物理 | | 解答题

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