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當前位置： 2021年浙江省選考物理仿真模擬卷（二）> 試題詳情

如圖，質量為m、電阻為R₁的均勻金屬棒ab垂直架在水平面甲內間距為2L的兩光滑金屬導軌的右邊緣處。下方的導軌由光滑圓弧導軌與處于水平面乙的光滑水平導軌平滑連接而成（即圖中半徑OM和O′P豎直），圓弧導軌半徑為R、對應圓心角為60°、間距為2L，水平導軌間距分別為2L和L。質量也為m、電阻為R₂的均勻金屬棒cd垂直架在間距為L的導軌左端。導軌MM′與PP′、NN′與QQ′均足夠長，所有導軌的電阻都不計。電源電動勢為E、內阻不計。所有導軌的水平部分均有豎直方向的、磁感應強度為B的勻強磁場，圓弧部分和其他部分無磁場。閉合開關S，金屬棒ab迅即獲得水平向右的速度（未知，記為v₀）做平拋運動，并在高度降低2R時恰好沿圓弧軌道上端的切線方向落在圓弧軌道上端，接著沿圓弧軌道下滑。已知重力加速度為g,求：
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（1）空間勻強磁場的方向；
（2）棒ab做平拋運動的初速度v₀；
（3）通過電源E某截面的電荷量q；
（4）從金屬棒ab剛落到圓弧軌道上端起至開始勻速運動止，這一過程中棒ab和棒cd組成的系統(tǒng)損失的機械能ΔE。

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

【答案】見試題解答內容

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：187引用：4難度：0.3

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軌放置在水平面內，導軌間有豎直方向且等間距間隔的勻強磁場區(qū)，磁感應強度大小為B，磁場寬度及間距均為2L。導軌上有一邊長為L的正方形金屬框abcd,質量為m,ab、cd邊與導軌平行，ab、bc、ad、cd邊電阻相等均為R。金屬框在沿導軌方向的恒定拉力F（大小未知）作用下由靜止開始向右沿導軌運動，經過一段距離后進入第一個磁場區(qū)。從bc邊進入第一個磁場區(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??？
（2）設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入第二個磁場過程中ad兩端的電壓隨時間變化圖像（標出時間和電壓值，以bc邊離開第一個磁場開始計時）；
（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：65難度：0.5
解析
2．如圖所示，匝數N=200、橫截面積S=100cm²、電阻r=0.3Ω的線圈處于豎直向上的變化磁場中，磁感應強度B₁隨時間變化規(guī)律B₁=（0.5+0.4t）T。傾角θ=30°，間距d=0.5m、長度L=1.2m的光滑平行導軌處在磁感應強度為B₂的勻強磁場中傾斜放置，B₂方向垂直導軌平面，開關S閉合時，一質量m=200g、電阻R₁=0.2Ω的導體棒ab恰好能靜止在傾斜導軌的上端處，定值電阻R₂=0.2Ω，導軌電阻忽略不計，空氣阻力忽略不計，取g=10m/s²。則：
（1）求線圈中的感應電動勢大??；
（2）求磁感應強度B₂的大小和方向；
（3）斷開S后導體棒開始沿導軌下滑，到達底端前速度已達到最大值，求導體棒滑到導軌底端所需的時間，及下滑過程中導體棒上產生的焦耳熱。
發(fā)布：2024/9/30 5:0:1組卷：127引用：3難度：0.5
解析
3．如圖所示，兩根一樣的“L”形金屬導軌平行放置，其間距d=0.75m,導軌豎直部分粗糙，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的勻強磁場中。有兩根導體棒ab和cd,它們的質量都為m=0.1kg,阻值都為R=1Ω，ab棒與豎直導軌間的動摩擦因數μ=0.5。ab棒在豎直導軌平面左側并垂直導軌固定，cd棒垂直導軌放置在水平導軌上。現用一大小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棒始終與豎直導軌接觸良好，其余電阻不計，求：
（1）當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，兩根棒上產生的總焦耳熱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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