當前位置： 2021-2022學年上海市黃浦區(qū)高三（下）調(diào)研物理試卷> 試題詳情

如圖所示，足夠長的光滑豎直平行金屬軌道處于一個很大的勻強磁場中，已知軌道寬為l,磁感應強度大小為B、方向垂直軌道平面水平指向紙里。軌道上端接入一個滑動變阻器和一個定值電阻，已知滑動變阻器的最大阻值為R，定值電阻阻值為
R
3
，軌道下端有根金屬棒CD恰好水平擱在軌道上，接觸良好，已知金屬棒質(zhì)量為m。變阻器滑片位置aP=
ab
3
，CD棒在一平行于軌道平面的豎直向上F作用下，以某一初速度開始向上做勻減速直線運動，已知初速度大小為v₀，加速度大小為a、金屬棒和軌道的電阻不計，重力加速度大小為g。則：
（1）請說明金屬棒運動過程中棒中感應電流方向；
（2）保持滑片P位置不變，金屬棒運動過程中經(jīng)過多少時間時流過定值電阻的電流為零？此時外力F多大？
（3）保持滑片P位置不變，金屬棒運動過程中經(jīng)過多少時間時流過定值電阻的電流為I₀（I₀已知且非零值）？

【考點】電磁感應過程中的電路類問題；導體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢；電磁感應過程中的動力學類問題．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：53引用：1難度：0.4

相似題

1．一款健身車如圖甲所示，圖乙是其主要結構部件，金屬飛輪A和金屬前輪C可繞同一轉軸轉動，飛輪A和前輪C之間有金屬輻條，輻條長度等于飛輪A和前輪C的半徑之差。腳踏輪B和飛輪A通過鏈條傳動，從而帶動前輪C在原位置轉動，在室內(nèi)就可實現(xiàn)健身。已知飛輪A的半徑為R_A，腳踏輪B的半徑為R_B，前輪C的半徑為R_C，整個前輪C都處在方向垂直輪面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中。將阻值為R的電阻的a端用導線連接在飛輪A上，b端用導線連接前輪C邊緣。健身者腳蹬腳踏輪B使其以角速度ω順時針轉動，轉動過程不打滑，電路中其他電阻忽略不計，下列說法正確的是（　　）
A．電阻a端的電勢高于b端的電勢
B．前輪C轉動的角速度為
R
B
R
A
ω
C．輻條兩端的電壓為
B
ω
R
B
（
R
2
C
-
R
2
A
）
2
R
A
D．電阻R的熱功率與ω成正比
發(fā)布：2024/11/12 14:0:2組卷：38引用：2難度：0.6
解析

2．如圖所示，導體棒ab垂直放在水平面內(nèi)兩根平行固定導軌上，導軌右端與理想變壓器原線圈A相連，線圈C接圖示電路，線圈A與線圈C的匝數(shù)比n₁：n₂=1：5，不計導體棒、導軌的電阻，兩導軌間距為20cm；磁感應強度B為0.2T，方向豎直向上。R₁=5Ω，R₂=10Ω，滑動變阻器R'（阻值0～20Ω），V為理想交流電壓表。導體棒在外力作用下做往復運動，其速度隨時間變化關系符合
v
=
20
2
sin
50
πt
（
m
/
s
）
。以下說法正確的是（　　）

A．電壓表示數(shù)為

B．滑動變阻器滑片向下滑動時變壓器輸入功率減小

C．滑動變阻器滑片滑到正中間位置，在1min內(nèi)外力對導體棒做的功為96J

D．導體棒的最大速度變?yōu)?div dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math">

，則變壓器的輸出功率也變?yōu)樵瓉淼囊话?/label>

發(fā)布：2024/11/10 19:30:1組卷：27引用：1難度：0.6

解析

3．現(xiàn)在市場上很流行一種手壓式自發(fā)電手電筒，如圖1所示。此手電筒是應用了法拉第電磁感應原理，用手按壓手柄，使內(nèi)置線圈轉動切割磁感線，產(chǎn)生感應電流使燈泡發(fā)光。圖2是手電筒的內(nèi)部電路簡化圖，三個一樣的小燈泡，電阻均為R，定值電阻為R，發(fā)電機內(nèi)部結構如圖3所示，N和S是一對形狀對稱的圓弧形磁鐵，K，P，M，Q是磁鐵的四個尖端，o是圓心，∠KOP=120°，∠KOM=60°，中心位置放置一個軟鐵柱，可繞中心軸轉動，中心軸線過圓心o,在軟鐵柱上繞有n匝輕質(zhì)線圈abcd,電阻為
2
R
3
，其中ab=cd=L₁，ad=bc=L₂，o為ab的中點，ad和bc所在的區(qū)域磁感應強度大小為B，線圈初始位置與MOP重合。
現(xiàn)把發(fā)電過程簡化如下：手握手電筒，按下去，線圈如圖3所示，順時針轉動，經(jīng)過60°角的加速后以角速度ω勻速轉過300°，然后線圈減速轉過60°角后停止，手釋放，線圈轉回來，經(jīng)過60°角的加速后以角速度ω勻速轉過300°，然后線圈減速轉過60°角后停止。不計阻力，以圖3作為參考。
（1）線圈在順時針勻速轉動時的電流方向（寫“abcda”或“adcba”）；
（2）以線圈剛勻速轉動時開始計時，線圈順時針勻速轉動過程中，畫出小燈泡兩端電壓U隨時間t的變化圖象，并標出關鍵數(shù)據(jù)（以“abcda”為正方向）；
（3）以線圈剛勻速轉動時開始計時，經(jīng)過
4
π
3
ω
的時間，一個小燈泡消耗的能量是多少？
發(fā)布：2024/11/13 8:0:1組卷：81引用：2難度：0.1
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