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當(dāng)前位置： 2023年浙江省杭州市（含周邊）重點(diǎn)中學(xué)高考物理一模試卷> 試題詳情

如圖所示，水平固定一半徑為r的金屬圓環(huán)，長為r,電阻為R₀的金屬桿a沿半徑放置，其中一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在過圓心的導(dǎo)電豎直轉(zhuǎn)軸OO'上，并隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁的勻強(qiáng)磁場。圓環(huán)邊緣、轉(zhuǎn)軸通過接觸良好的電刷分別與間距L的水平放置的粗糙金屬軌道MP、NQ相連，間距也為L，足夠長的光滑絕緣軌道PM'與QN'與金屬軌道平滑連接。金屬軌道PM、QN足夠長且處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿b垂直軌道放置，其長為L、質(zhì)量為m、電阻為R₁，與軌道的動摩擦因數(shù)為μ。絕緣軌道PM'、QN'上放置邊長為L，質(zhì)量為M、電阻為的“]”形金屬框EFGH，F(xiàn)G右側(cè)均處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₃的勻強(qiáng)磁場。已知r=1m,R₀=1Ω，μ=0.2，L=1m,m=1kg,R₁=R₂=2Ω，M=3kg,B₁=B₂=B₃=1T、方向均豎直向下，不考慮框架中的電流產(chǎn)生的磁場影響，除已給電阻其他它電阻不計(jì)，最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小相等，金屬桿b與“]”形金屬框發(fā)生碰撞時會形成一閉合的正方形方框。求：
（1）要使金屬桿b能向右運(yùn)動，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角速度的最小值；
（2）當(dāng)角速度為ω=20rad/s時，b桿到達(dá)PQ的速度大??；
（3）當(dāng)角速度為ω=20rad/s時，穩(wěn)定后“]”形框產(chǎn)生的焦耳熱。
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【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；電磁感應(yīng)過程中的動力學(xué)類問題．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：105引用：1難度：0.2

相似題

1．如圖甲所示，間距為L的兩條足夠長光滑平行絕緣導(dǎo)軌放置在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間有豎直方向且等間距間隔的勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁場寬度及間距均為2L。導(dǎo)軌上有一邊長為L的正方形金屬框abcd,質(zhì)量為m,ab、cd邊與導(dǎo)軌平行，ab、bc、ad、cd邊電阻相等均為R。金屬框在沿導(dǎo)軌方向的恒定拉力F（大小未知）作用下由靜止開始向右沿導(dǎo)軌運(yùn)動，經(jīng)過一段距離后進(jìn)入第一個磁場區(qū)。從bc邊進(jìn)入第一個磁場區(qū)至bc邊離開第一個磁場區(qū)過程中，測得ad兩端的電壓隨時間變化圖像如圖乙所示。
（1）求恒力F的大?。?br />（2）設(shè)Δt₁=t₁-0，Δt₂=t₂-t₁，比較Δt₁和Δt₂的大小并求Δt₁？
（3）在圖丙中畫出bc邊離開第一個磁場至剛進(jìn)入第二個磁場過程中ad兩端的電壓隨時間變化圖像（標(biāo)出時間和電壓值，以bc邊離開第一個磁場開始計(jì)時）；
（4）金屬框從靜止開始到離開第二個磁場區(qū)的過程中F所做的功？
發(fā)布：2024/9/29 1:0:1組卷：64引用：3難度：0.5
解析
2．如圖甲，在水平面固定間距為L=2m的兩平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌左端連接有阻值為R=2Ω的電阻，右端與水平地面成θ=30°向上傾斜。兩導(dǎo)軌水平段虛線區(qū)域?qū)挾萀=2m、長度x=1m內(nèi)存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上如圖乙所示變化磁場。兩導(dǎo)軌傾斜段虛線abcd區(qū)域存在大小為B₁=
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T，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)有一根長度為2m、電阻r=2Ω、m=1kg的金屬棒，在t=0時刻從距ab邊界上方0.1m處靜止釋放，t=1.2s時金屬棒在磁場B₁中速度恰好達(dá)到最大，t=1.3s時金屬棒剛好離開磁場B₁。在金屬棒運(yùn)動過程中，棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，且保持與導(dǎo)軌垂直，不計(jì)導(dǎo)軌電阻及摩擦，重力加速度大小g取10m/s².求：
（1）金屬棒到達(dá)磁場ab邊界時的速度；
（2）金屬棒在磁場B₁中的最大速度及剛達(dá)到最大速度時金屬棒兩端電壓U；
（3）已知金屬棒3.2s時還未到達(dá)磁場B₂，磁場B₂隨時間變化如圖所示，則2.2s到3.2s時間內(nèi)流過金屬棒的電荷量及金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q。
發(fā)布：2024/9/29 0:0:1組卷：215引用：2難度：0.5
解析
3．如圖所示，兩根一樣的“L”形金屬導(dǎo)軌平行放置，其間距d=0.75m,導(dǎo)軌豎直部分粗糙，水平部分光滑且足夠長。整個裝置處于方向豎直向上、大小B=1T的勻強(qiáng)磁場中。有兩根導(dǎo)體棒ab和cd,它們的質(zhì)量都為m=0.1kg,阻值都為R=1Ω，ab棒與豎直導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。ab棒在豎直導(dǎo)軌平面左側(cè)并垂直導(dǎo)軌固定，cd棒垂直導(dǎo)軌放置在水平導(dǎo)軌上?，F(xiàn)用一大小F=3N的水平恒力由靜止開始向右拉動cd棒，同時釋放ab棒。t=1s末，ab棒速度恰好為0。ab棒始終與豎直導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，求：
（1）當(dāng)cd棒的速度為v₀=1m/s時，cd棒兩端電壓Ucd和流過ab棒的電流I的大??；
（2）t=1s末cd棒的速度v；
（3）在0～1s內(nèi)，兩根棒上產(chǎn)生的總焦耳熱Q。
發(fā)布：2024/9/29 3:0:2組卷：71引用：2難度：0.2
解析

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