當(dāng)前位置： 2021年天津市高考物理模擬預(yù)測(cè)試卷（五）> 試題詳情

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)玩具，其簡(jiǎn)化模型如圖所示，間距為L(zhǎng)的平行長(zhǎng)直軌道固定于水平桌面上，軌道的NO、N′O′段用絕緣材料制成，其余部分均為導(dǎo)電材料，連接處平滑。軌道左端接有電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)的直流電源，左側(cè)矩形區(qū)域MNN′M′內(nèi)有垂直桌面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁（大小可調(diào)節(jié)）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，軌道的右側(cè)區(qū)域有垂直于桌面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₂（大小已知）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。初始時(shí)金屬棒ab靜置于MM′右側(cè)某處，金屬棒cd靜置于PP′右側(cè)某處（PP′右側(cè)軌道足夠長(zhǎng)）。兩棒的質(zhì)量均為m,接入電路中的電阻均為R，金屬棒與軌道接觸良好，其余電阻均不計(jì)。棒ab在MNN′M′區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定阻力f,棒cd在PP′右側(cè)區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到大小與速率成正比的摩擦阻力f=kv（其中k=
B
2
2
L
2
2
R
），兩棒在區(qū)域NPP′N′運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)摩擦阻力。調(diào)節(jié)磁場(chǎng)B₁，將開(kāi)關(guān)閉合，棒ab將從靜止開(kāi)始加速，并在進(jìn)入絕緣段前達(dá)到勻速。

（1）若金屬棒ab剛越過(guò)OO′時(shí)的速度為v₀（為已知量），求此刻兩棒的加速度大?。?br />（2）接小題（1），當(dāng)棒ab從OO′向右運(yùn)動(dòng)x₀時(shí)（x₀為已知量，未越過(guò)PP′），兩棒速度恰好相等，求此時(shí)兩棒的速度大??；
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁調(diào)到多大時(shí)，棒ab在進(jìn)入絕緣段前速度會(huì)有最大值？求出相應(yīng)的最大速度。

【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過(guò)程中的電路類問(wèn)題；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式；安培力的計(jì)算公式及簡(jiǎn)單應(yīng)用．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：144引用：2難度：0.2

相似題

1．如圖，半徑為R，粗細(xì)均勻的單匝圓形金屬線圈內(nèi)有一半徑為r的圓形區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于線圈平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B=B₀+kt,B₀、k為常量。圖中金屬線圈上a、b兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為（　　）
A．
1
4
πk
r
2
B．
1
4
πk
R
2
C．
3
4
π
B
0
r
2
D．0
發(fā)布：2024/11/2 13:30:2組卷：117引用：2難度：0.6
解析

2．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑固定導(dǎo)軌，傾角為θ，導(dǎo)體棒ab、cd用絕緣細(xì)線栓連，處于水平狀態(tài)，在平行于斜面向上的恒力F作用下靜止于軌道，一范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道斜面（未畫出）。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，軌道寬度為l,導(dǎo)體棒ab、cd接入電路的電阻分別為R和2R。剪斷細(xì)線，經(jīng)t時(shí)間ab達(dá)到最大速度。已知導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為2m,導(dǎo)體棒cd質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是（　?。?/h2>

A．在任意時(shí)刻，ab與cd速度大小之比為1：1

B．a(chǎn)b的最大速度為

sinθ

C．在0到t時(shí)間內(nèi)，流過(guò)ab的電荷量為

（

）

sinθ

D．在0到t時(shí)間內(nèi)，ab上滑的距離為

tsinθ

發(fā)布：2024/11/3 1:0:1組卷：373引用：2難度：0.6

解析

3．如圖甲所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ彼此平行，相距L=0.5m,與水平面成θ=37°角放置，在導(dǎo)軌的上部接有一滑動(dòng)變阻器，其最大阻值R=10Ω．一根質(zhì)量為m=50g、電阻r=2Ω的直導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直放置且與導(dǎo)軌接觸良好．在圖示的矩形虛線區(qū)域內(nèi)存在著垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)始終以速度v₀在矩形虛線區(qū)域內(nèi)沿著導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng)．當(dāng)滑片滑至滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)體棒恰能在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)．金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中總能保證金屬棒處于磁場(chǎng)中．設(shè)軌道足夠長(zhǎng)，重力加速度g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．

（1）求磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v₀是多大？
（2）現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值迅速變?yōu)?Ω，求導(dǎo)體棒穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小及該過(guò)程中安培力的最大功率．
（3）若將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至某處后導(dǎo)體棒穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度用符號(hào)v表示，此時(shí)對(duì)應(yīng)電路的總電阻用符號(hào)R_總表示，請(qǐng)推導(dǎo)速度v隨總電阻R_總變化的關(guān)系式，并在圖乙中準(zhǔn)確地畫出此情況下的v-R_總圖象．
發(fā)布：2024/11/3 8:0:2組卷：211引用：2難度：0.1
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