知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0．5 T。在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L＝1 m，电阻可忽略不计。质量均为m＝1kg，电阻均为R＝2.5 Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好。先将PQ暂时锁定，金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由静止开始以加速度a＝0.4 m／s²向右做匀加速直线运动，5 s后保持拉力F的功率不变，直到棒以最大速度v_m做匀速直线运动。

（1）求棒MN的最大速度v_m；
（2）当棒MN达到最大速度v_m时，解除PQ锁定，同时撤去拉力F，两棒最终均匀速运动。求解除PQ棒锁定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热。
（3）若PQ始终不解除锁定，当棒MN达到最大速度v_m时，撤去拉力F，棒MN继续运动多远后停下来?（运算结果可用根式表示）

难度：难

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2．如图所示，两条间距l=1m的光滑金属导轨制成倾角37°的斜面和水平面，上端用阻值为R=4Ω的电阻连接。在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场B₁ 和B₂，且B₁=B₂=0.5T．ab和cd是质量均为m=0.1kg，电阻均为r=4Ω的两根金属棒，ab置于斜面导轨上，cd置于水平导轨上，均与导轨垂直且接触良好。已知t=0时刻起，cd棒在外力作用下开始水平向右运动（cd棒始终在水平导轨上运动），ab棒受到F=0.6-0.2t（N）沿斜面向上的力作用，处于静止状态。不计导轨的电阻，试求：

（1）流过ab棒的电流强度I_ab随时间t变化的函数关系；
（2）分析并说明cd棒在磁场B₂中做何种运动；
（3）t=0时刻起，1s内通过cd棒的电量q；
（4）若t=0时刻起，1.2s内作用在cd棒上外力做功为W=16J，则这段时间内电阻R上产生的焦耳热Q_R多大？

难度：难

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3．

如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有两根金属棒，其中金属棒PQ固定不动，金属棒MN可自由移动，下列说法正确的是（　　）

A．当MN在外力的作用下向左匀速运动时，PQ受到的磁场力水平向左

B．当MN在外力的作用下向左减速运动时，PQ受到的磁场力水平向左

C．当MN在外力的作用下向左匀速运动时，N端电势高于M端，Q端电势高于P端

D．当MN在外力的作用下向左加速运动时，N端电势高于M端，Q端电势高于P端

难度：难

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4．如图所示，将一均匀导线围成一圆心角为90°的扇形导线框OMN，其中OM＝R，线框总电阻为r，圆弧MN的圆心为O点，将导线框的O点置于直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B．从t＝0时刻开始，让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度ω沿逆时针方向做匀速圆周运动，则线框中的电流有效值为（）

A．

%5Cfrac%7BB%CF%89%7BR%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2r%7D

B．

%5Cfrac%7B3B%CF%89%7BR%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2r%7D

C．

%5Cfrac%7B2B%CF%89%7BR%7D%5E%7B2%7D%7D%7Br%7D

D．

%5Cfrac%7B%20%5Csqrt%7B5%7DB%CF%89%7BR%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2r%7D

难度：难

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5．

某同学设计了一个前进中的发电测速装置，如图所示。自行车的圆形金属盘后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动。已知磁感应强度B＝0.5T，圆盘半径r＝0.3m，圆盘电阻不计。导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R＝10Ω的小灯泡。后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压U＝0.6V。则可知（）

A．自行车匀速行驶时产生的是交流电

B．与a连接的是电压表的负接线柱

C．自行车车轮边缘线速度是8m/s

D．圆盘匀速转动10分钟的过程中产生了0.36J的电能

难度：难

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6．

如图甲所示，左侧接有定值电阻R=3Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，导轨间距L=1m，一质量m=2kg，阻值r=1Ω，金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨垂直且接触良好，金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.5，g=10m/s²，金属棒v-x图象如图（乙）所示，则从起点发生x=1m位移的过程中（　　）

A．拉力做的功W=16J

B．通过电阻R的感应电量q=0.25C

C．定值电阻R产生的焦耳热为Q=0.75J

D．所用的时间t一定大于1s

难度：难

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7．如图所示，水平面上固定相距为d的光滑直轨道MN和PQ，在N、Q之间连接不计电阻的电感线圈L和电阻

R%7B.%7D

匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直导轨平面向上，在导轨上垂直导轨放置一质量为m，电阻不计的金属杆ab，在直导轨右侧有两个固定挡块C、D，CD连线与导轨垂直。现给金属杆ab沿轨道向右的初速度v₀，当ab即将撞CD时速度为v，撞后速度立即变为零但不与挡块粘连。以下说法正确的是

%28

%29

A．ab 向右做匀变速直线运动

B．当 ab 撞 CD 后，将会向左运动

C．从 ab 开始运动到撞 CD 时，电阻 R 上产生的热量小于

%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7Dmv_%7B0%7D%5E%7B2%7D%7B-%7D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7Dmv%5E%7B2%7D

D．ab 在整个运动过程中受到的最大安培力为

%5Cfrac%7BB%5E%7B2%7Dd%5E%7B2%7Dv_%7B0%7D%7D%7BR%7D

难度：难

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8．在水平面内固定有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距L=2.0m，阻值R=0.80Ω的电阻固定接在两导轨间，整体位于匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.25T，俯视图如图所示，有一根导体棒ab放在导轨上，在水平向右恒力F=1.5N的作用下，从静止开始运动，在运动过程中导体棒ab始终与两导轨垂直且不脱离导轨，不计导轨和导体棒的电阻及空气阻力。
（1）求导体棒运动前4.0m过程中流过R上的电荷量；
（2）求导体棒ab的最大速度v。

难度：难

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9．如图所示，一个半径为r＝0.4 m的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心，b端与导轨接触良好．从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为θ＝37°、间距 $l$ ＝0.5m的平行金属导轨相连．质量m＝0.1 kg、电阻R＝1Ω的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上，并与导轨接触良好，且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5．导轨间另一支路上有一规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡L和一阻值范围为0～10Ω的滑动变阻器R₀．整个装置置于垂直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝1 T．金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计，从上往下看金属棒ab做逆时针转动，角速度大小为w．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．
（1）当w＝40 rad／s时，求金属棒ab中产生的感应电动势E-₁，并指出哪端电势较高；
（2）在小灯泡正常发光的情况下，求w与滑动变阻器接入电路的阻值R₀间的关系；（已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关）
（3）在金属棒cd不发生滑动的情况下，要使小灯泡能正常发光，求w的取值范围．

难度：难

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10．如图所示，两根足够长的固定的平行粗糙金属导轨位于倾角θ=30°的斜面上，导轨上、下端所接的电阻R₁=R₂=10Ω，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度L=2m。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，质量为m=0.1kg、电阻r=5Ω的金属棒ab在高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s。（g取10m/s²）求：
（1）金属棒ab速度达到最大时，电阻R₁消耗的功率；
（2）金属棒ab从静止释放到速度最大的过程中，电阻R₂上产生的焦耳热。

难度：难

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