知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图，电阻可忽略的足够长的光滑平行金属导轨间距L＝1.0m，倾角θ＝30°，导轨上端ab接一阻值R＝1.5Ω的电阻，磁感应强度B＝1.0T的匀强磁场垂直于轨道平面向上，阻值r＝0.5Ω，质量m＝0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端某处由静止释放，下滑距离d＝1.2m时刚好达到最大速度，重力加速度g＝10m/s²，求：
（1）金属棒的最大速度v_m的大小；
（2）从开始运动到刚好达到最大速度的过程中，金属棒上产生的焦耳热Q_r；
（3）金属棒从开始运动到刚好达到最大速度所用的时间t。

难度：中等

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2．如图甲所示，将两条相距为2L的光滑平行金属导轨置于倾角θ=30°的斜面上，其顶端接一阻值为R的定值电阻。导轨所在位置有一宽度为L的匀强磁场，磁场方向垂直导轨所在平面向上。一阻值为R、质量为m的金属杆ab垂直放置在两导轨上，且始终与导轨接触良好，开始时金属杆ab置于磁场下边缘。重力加速度为g。
（1）若金属杆以大小为v₀的初速度沿斜面向上进入磁场，求此时金属杆ab受到的安培力大小；
（2）若金属杆ab的初速度为零，用一沿导轨所在平面向上的恒力作用在金属杆ab上，使其由静止开始向上运动，其运动速度v与位移x的图象如图乙所示，图中所标物理量均为已知，且采用国际制单位，此过程中金属杆ab始终未脱离导轨。求金属杆向上运动的整个过程中定值电阻上产生的焦耳热。

难度：中等

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3．如图所示，水平放置的足够长平行金属导轨MN、PQ间距离为L，左端接阻值为R的电阻，导轨的电阻不计。一质量为m、电阻为R的金属杆ab放在导轨上与导轨接触良好，不计摩擦。整个装置放在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。ab杆在平行于导轨的水平恒力F（F未知）作用下从静止开始运动，当向右运动距离为d时恰好达到最大速度v_m．求：

（1）水平恒力F的大小；
（2）向右运动距离为d的过程中，电阻R上产生的热量Q_R；
（3）当向右运动距离为d时突然撤去拉力，撤去拉力后流过金属杆的总电量为q，求金属杆继续滑行的距离x。

难度：较易

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4．

如图，水平面上有足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ，导轨间距为L，电阻不计，导轨所处空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．导轨上放有质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b．开始时金属棒b静止，金属棒a获得向右的初速度v₀，从金属棒a开始运动到最终两棒以相同的速度匀速运动的过程中，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　）

A．a做匀减速直线运动，b做匀加速直线运动

B．a做匀减速直线运动，b做匀加速直线运动

C．两金属棒产生的焦耳热为 $%20%5Cfrac%20%7Bmv_%7B0%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%7D$

D．a和b距离增加量为 $%20%5Cfrac%20%7B2mRv_%7B0%7D%7D%7BB%5E%7B2%7DL%5E%7B2%7D%7D$

难度：较难

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5．如图所示，电动机牵引一根处于静止状态的长为1m、质量为0.1kg的导体棒MN，其电阻R为1Ω，导体棒架在处于磁感应强度为1T，竖直放置的框架上，当导体棒上升3.8m时获得稳定的速度，导体产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表计数分别为7V、1A，电动机的内阻为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦；若电动机的输出功率不变，g取10m/s²，求：
（1）导体棒能达到的稳定速度为多少？
（2）导体棒从静止达到稳定所需的时间为多少？

难度：较易

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6．

如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为2R．一根长度为2r、电阻为R的金属棒绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒M与圆环始终接触良好，则下列说法正确的是（　　）

A．金属棒两端的电压大小为 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B3%7D$ Bωr²

B．金属棒两端的电压大小为 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B3%7D$ Bωr²

C．金属棒M中的电流的大小为 $%20%5Cfrac%20%7B2B%CF%89r%5E%7B2%7D%7D%7B3R%7D$

D．金属棒转至图示位置时N点的电势高于M点的电势

难度：较易

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7．

如图所示，在倾角为30°的斜面上固定一电阻不计的光滑平行金属导轨，其间距为L，下端接有阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与斜面垂直（图中未画出）。质量为m、长度为L，阻值大小也为R的金属棒ab与固定在斜面上方的劲度系数为k的绝缘弹簧相接，弹簧处于原长并被锁定。现解除锁定的同时使金属棒获得沿斜面向下的速度v₀，从开始运动到停止运动的过程中金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，在上述过程中（　　）

A．开始运动时金属棒与导轨接触点间电压为 $%20%5Cfrac%20%7BBLv0%7D%7B2%7D$

B．开始运动时金属棒与导轨接触点间电压为 $%20%5Cfrac%20%7BBLv0%7D%7B2%7D$

C．通过电阻R的总电荷量为 $%20%5Cfrac%20%7BmgBL%7D%7B4kR%7D$

D．回路产生的总热量等于 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ mv²+ $%20%5Cfrac%20%7Bm2g2%7D%7B4k%7D$

难度：中等

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8．如图所示。在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B4%7D$ 金属圆形导轨BOC．直导轨OB部分与x轴重合，圆弧半径为L．整个圆形内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B．现有一长为L的金属棒，从图示位置开始平行于半径OC向右沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动。已知金属棒单位长度的电阻为R₀．除金属棒的电阻外其余电阻均不计。棒与两导轨始终接触良好，在金属棒运动过程中。它与导轨组成闭合回路。图中θ= $%20%5Cfrac%20%7B%CF%80%7D%7B3%7D$ 时，求：
（1）棒受的安培力大小为多少？
（2）回路中消耗的电功率为多大？

难度：较易

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9．如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d=1m，导轨ac间横跨一金属棒MN，棒与导轨始终良好接触，棒的总电阻r=2Ω，导轨的电阻忽略不计。在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒以稳定的速度3m/s运动。试求：
（1）水平恒力F为多大？
（2）电压表的读数为多少？

难度：较易

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10．如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v₁匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。
（1）求导体棒所达到的恒定速度v₂；
（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？
（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？
（4）若t=0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为v_t，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

难度：中等

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