當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年浙江省杭州市西湖區(qū)學(xué)軍中學(xué)高三（下）月考物理試卷> 試題詳情

如圖1所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量m=1kg、足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌abcd,間距L=1m。一電阻值R=0.5Ω的細(xì)導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，并被固定在水平面上的兩立柱擋住，導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，在M、N兩端接有一理想電壓表（圖中未畫(huà)出）。在U形導(dǎo)軌bc邊右側(cè)存在垂直向下、大小B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（從上向下看）；在兩立柱左側(cè)U形金屬導(dǎo)軌內(nèi)存在方向水平向左，大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以U形導(dǎo)軌bc邊初始位置為原點(diǎn)O建立坐標(biāo)x軸。t=0時(shí)，U形導(dǎo)軌bc邊在外力F作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)得電壓與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。經(jīng)過(guò)時(shí)間t₁=2s,撤去外力F，直至U形導(dǎo)軌靜止。已知2s內(nèi)外力F做功W=14.4J．不計(jì)其他電阻，導(dǎo)體棒MN始終與導(dǎo)軌垂直，忽略導(dǎo)體棒MN的重力。求：
（1）在2s內(nèi)外力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律；
（2）在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電路消耗的焦耳熱Q；
（3）在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，U形導(dǎo)軌bc邊速度與位置坐標(biāo)x的函數(shù)關(guān)系式。

【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過(guò)程中的電路類問(wèn)題；法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式．

【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：97引用：3難度：0.5

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（　?。?/h2>
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(huà)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(huà)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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