知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图所示，两根光滑平行金属导轨\((\)电阻不计\()\)由半径为\(r\)的圆弧部分与无限长的水平部分组成，间距为\(L\)。水平导轨部分存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为\(B\)。一质量为\(2m\)的金属棒\(ab\)静置于水平导轨上，电阻为\(2R\)。另一质量为\(m\)、电阻为\(R\)的金属棒\(PQ\)从圆弧\(M\)点处由静止释放，下滑至\(N\)处后进入水平导轨部分，\(M\)到\(N\)的竖直高度为\(h\)，重力加速度为\(g\)，若金属棒\(PQ\)与金属棒\(ab\)始终垂直于金属导轨并接触良好，且两棒相距足够远，求：

\((1)\)金属棒\(PQ\)滑到\(N\)处时，金属导轨对金属棒\(PQ\)的支持力为多大？

\((2)\)从释放金属棒\(PQ\)到金属棒\(ab\)达到最大速度的过程中，整个系统产生的内能；

\((3)\)若在金属棒\(ab\)达到最大速度时给金属棒\(ab\)施加一水平向右的恒力\(F(F\)为已知\()\)，则在此恒力作用下整个回路的最大电功率为多少。

难度：难

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2．
如图所示，在竖直平面内有相距为\(L\)的水平金属导轨\(MN\)、\(PQ\)，处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为\(B\)。金属棒与导轨垂直放置且始终在大小为\(F\)的水平恒力作用下紧贴导轨运动。金属棒、导轨与可变电阻\(R\)\({\,\!}_{x}\) 、平行板电容器可构成闭合电路。已知电容器的电容为\(C\)，板间距离为\(d\)、金属棒的质量为\(m\)，重力加速度为\(g\)。不计导轨的电阻、金属棒的电阻及接触电阻；不计导轨与金属棒间的摩擦阻力。

\((1)\)闭合开关\(S\)，

\(①\)调节\(R\)\({\,\!}_{x}\)\(=R\)\({\,\!}_{0}\)，求当金属棒匀速运动时的速度大小\(v\)。

\(②\)只改变\(R_{x}\)，当金属棒再次匀速运动时，可使一带电粒子\((\)带电量为\(q\)、质量为\(m)\)在平行板电容器之间处于静止状态，求此时\(R_{x}\)的阻值。

\((2)\)证明：断开开关\(S\)，让金属棒在恒力\(F\)的作用下从静止开始运动，则金属棒做匀加速直线运动。

难度：中等

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3．如图所示，一与水平面成 \(θ\)\(=37^{\circ}\)角的倾斜导轨下半部分有足够长的一部分\(( \)\(cd\)、 \(ef\)虚线之间\()\)处在垂直轨道平面的匀强磁场中，轨道下边缘与一高为 \(h\)\(= 0.2 m\)光滑平台平滑连接，平台处在磁场外。轨道宽度 \(L\)\(= 1 m\)，轨道顶部连接一阻值为 \(R\)\(=1Ω\)的电阻，现使一质量 \(m\)\(= 0.3 kg\)、电阻为 \(r\)\(=0.2 Ω\)的导体棒 \(PQ\)从距磁场上边界 \(l\)\(= 3 m\)处由静止下滑，导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒离开磁场前恰好达到匀速运动。导体棒离开平台后做平抛运动，落至水平面时的速度方向与水平方向成 \(α\)\(=53^{\circ}\)角。不计一切摩擦， \(g\)取 \(10 m/s^{2}\)。

\(⑴\)求棒到达\(ab\)时的速度\(v\)\({\,\!}_{1}\)；
\(⑵\)求磁场的磁感应强度的大小\(B\)；

\(⑶\)\(PQ\)从距磁场上边界\(l\)\(=3m\)处由静止下滑，求棒刚进入磁场时受到的安培力\(F\)\({\,\!}_{A}\)的大小和方向。

难度：难

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