知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨\(ab\)、\(cd\)与水平面成\(θ=30^{\circ}\)固定，导轨间距离为\(l=1 m\)，电阻不计，一个阻值为\(R_{0}\)的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为\(B=1 T\)。现将一质量为\(m\)、电阻可以忽略的金属棒\(MN\)从图示位置由静止开始释放。金属棒下滑过程中与导轨接触良好。改变电阻箱的阻值\(R\)，测定金属棒的最大速度\(v_{m}\)，得到\( \dfrac{1}{v_{m}}- \dfrac{1}{R}\)的关系如图乙所示。取\(g=10 m/s\)。求：

\((1)\)金属棒的质量\(m\)和定值电阻\(R_{0}\)的阻值；

\((2)\)当电阻箱\(R\)取\(2 Ω\)，且金属棒的加速度为\( \dfrac{g}{4}\)时，金属棒的速度。

难度：难

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2．
两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为\(l\)。导轨上面横放着两根导体棒\(ab\)和\(cd\)，构成矩形回路，如图所示。两根导体棒的质量皆为\(m\)，电阻皆为\(R\)，回路中其他部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为\(B\)。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒\(cd\)静止，棒\(ab\)有指向棒\(cd\)的初速度\(v_{0}\)。若两导体棒在运动中始终不接触，求：

\((1)\)在运动中产生的焦耳热最多是多少？

\((2)\)当棒\(ab\)的速度变为初速度的\( \dfrac{3}{4}\)时，棒\(cd\)的加速度是多大？

难度：难

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3．

如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨\(MN\)、\(PQ\)固定在竖直平面内，两导轨间的距离为\(L\)，导轨间连接一个定值电阻，阻值为\(R\)，导轨上放一质量为\(m\)，电阻为\(r= \dfrac{1}{2} R\)的金属杆\(ab\)，金属杆始终与导轨连接良好，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为\(B\)的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里\(.\)重力加速度为\(g\)，现让金属杆从虚线水平位置处由静止释放．

\((1)\)求金属杆的最大速度\(v_{m}\)；
\((2)\)若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，金属杆下落的位移为\(x\)，经历的时间为\(t\)，为了求出电阻\(R\)上产生的焦耳热\(Q\)，某同学做了如下解答：
\(v= \dfrac{x}{t} ①I= \dfrac{BLv}{R+r} ②Q=I^{2}Rt③\)
联立\(①②③\)式求解出\(Q\)．
请判断该同学的做法是否正确；若正确请说明理由，若不正确请写出正确解答\(.\)
\((3)\)在金属杆达最大速度后继续下落的过程中，通过公式推导验证：在\(\triangle t\)时间内，重力对金属杆所做的功\(W_{G}\)等于电路获得的电能\(W_{电}\)，也等于整个电路中产生的焦耳热\(Q.\)

难度：难

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4．
如图所示，一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场\(B\)中，磁场方向垂直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝缘，导轨上\(M\)、\(N\)间接一电阻\(R\)，\(P\)、\(Q\)端接一对沿水平方向的平行金属板，导体棒\(ab\)置于导轨上，其电阻为\(3R\)，导轨电阻不计，棒长为\(L\)，平行金属板间距为\(d.\)今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动，稳定后棒的速度为\(v\)，不计一切摩擦阻力\(.\)此时有一带电量为\(q\)的液滴恰能在两板间做半径为\(r\)的匀速圆周运动，且速率也为\(v.\)求：
\((1)\)棒向右运动的速度\(v\)；
\((2)\)物块的质量\(m\)．

难度：难

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5．
如图所示，倾角为\(θ\)\(=30^{\circ}\)、足够长的光滑平行金属导轨\(MN\)、\(PQ\)相距\(L\)\({\,\!}_{1}=0.4 m\)，\(B\)\({\,\!}_{1}=5 T\)的匀强磁场垂直导轨平面向上\(.\)一质量\(m\)\(=1.0kg\)的金属棒\(ab\)垂直于\(MN\)、\(PQ\)放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，其电阻\(r\)\(=1 Ω.\)金属导轨上端连接右侧电路，\(R\)\({\,\!}_{1}=1.5 Ω\)，\(R\)\({\,\!}_{2}=1.5 Ω\)．\(R\)\({\,\!}_{2}\)两端通过细导线连接质量\(M\)\(=0.6 kg\)的正方形金属框\(cdef\)，正方形边长\(L\)\({\,\!}_{2}=0.2 m\)，每条边电阻\(r\)\({\,\!}_{0}\)为\(1 Ω\)，金属框处在一方向垂直纸面向里、\(B\)\({\,\!}_{2}=5T\)的匀强磁场中\(.\)现将金属棒由静止释放，不计其他电阻及滑轮摩擦，\(g\)取\(10 m/s^{2}\)．

\((1)\)若将电键\(S\)断开，求棒下滑过程中的最大速度．

\((2)\)若电键\(S\)闭合，每根细导线能承受的最大拉力为\(3.4N\)，开始时线框竖直，上、下边水平，求细导线刚好被拉断时棒的速度．

\((3)\)若电键\(S\)闭合后，从棒释放到细导线被拉断的过程中，棒上产生的电热为\(3.06 J\)，求此过程中棒下滑的高度．

难度：难

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6．

\(12\)、在如图所示的倾角为 \(θ\)的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为 \(B\)的匀强磁场，区域 \(I\)的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为 \(L\)，一个质量为 \(m\)、电阻为 \(R\)、边长也为 \(L\)的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当 \(ab\)边刚越过 \(GH\)进入磁场Ⅰ区时，恰好以速度 \(v\)\({\,\!}_{1}\)做匀速直线运动；当 \(ab\)边下滑到 \(JP\)与 \(MN\)的中间位置时，线框又恰好以速度 \(v\)\({\,\!}_{2}\)做匀速直线运动，从 \(ab\)进入 \(GH\)到 \(MN\)与 \(JP\)的中间位置的过程中，线框的动能变化量为 \(\triangle \) \(E\) \({\,\!}_{k}\)\((\)末动能减初动能\()\)，重力对线框做功为 \(W\)\({\,\!}_{1}\)，安培力对线框做功为 \(W\)\({\,\!}_{2}\)，下列说法中正确的有 \((\) \()\)

A．在下滑过程中，由于重力做正功，所以有 \(v\)\({\,\!}_{2} > \) \(v\)\({\,\!}_{1}\)

B．从 \(ab\)进入 \(GH\)到 \(MN\)与 \(JP\)的中间位置的过程中，机械能守恒

C．从 \(ab\)进入 \(GH\)到 \(MN\)与 \(JP\)的中间位置的过程，有\(( \)\(W\)\({\,\!}_{1}\) \(-\) \(\triangle \) \(E\) \({\,\!}_{k}\)\()\)机械能转化为电能

D．从 \(ab\)进入 \(GH\)到 \(MN\)与 \(JP\)的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为 \(\triangle \) \(E\) \({\,\!}_{k}\)\(=\) \(W\)\({\,\!}_{1}+\) \(W\)\({\,\!}_{2}\)

难度：难

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7．
\(17\)、\((10\)分\()\)如图所示，质量\(m_{1}=0.1 kg\)，电阻\(R_{1}=0.3 Ω\)，长度\(L=0.4 m\)的导体棒\(ab\)横放在\(U\)形金属框架上。框架质量\(m_{2}=0.2 kg\)，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数\(μ=0.2\)，相距\(0.4 m\)的\(MM′\)、\(NN′\)相互平行，电阻不计且足够长。电阻\(R_{2}=0. 1 Ω\)的\(MN\)垂直于\(MM′.\)整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度\(B=0.5 T\)。垂直于\(ab\)施加\(F=2 N\)的水平恒力，\(ab\)从静止开始无摩擦地运动，始终与\(MM′\)、\(NN′\)保持良好接触。当\(ab\)运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，\(g\)取\(10 m/s^{2}\)。

\((1)\)求框架开始运动时\(ab\)速度\(v\)的大小；

\((2)\)从\(ab\)开始运动到框架开始运动的过程中，\(MN\)上产生的热量\(Q=0.1 J\)，求该过程\(ab\)位移\(x\)的大小。

难度：难

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8．
\((11\)分\()\)足够长的两光滑水平导轨间距 \(L\)\(=1.0m\)，导轨间接有 \(R\)\(=2.5Ω\)的电阻和电压传感器。电阻 \(r\)\(=0.5Ω\)、质量 \(m\)\(=0.02kg\)的金属棒 \(ab\)，在恒力 \(F\)\(=0.5N\)的作用下沿导轨由静止开始滑动，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小 \(B\)\(=1.0T\)。

\((1)\)请判别通过金属棒\(ab\)的电流方向；

\((2)\)写出电压传感器两端的电压\(U\)与金属棒\(ab\)速度\(v\)的关系式；

\((3)\)若\(F\)作用\(2.0m\)时，金属棒\(ab\)已达到最大速度，求这一过程中拉力功率的最大值及金属棒\(ab\)产生的焦耳热。

难度：难

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