知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
【物理\(――\)选修\(3-3\)】

\((1)\)如图甲所示，在磁感应强度\(B=1T\)的有界匀强磁场中，用外力将边长\(L=0.5m\)的正方形金属线框\((\)各处都完全相同\()\)向右匀速拉出磁场，以\(bc\)边刚离开磁场的时刻为计时起点，在线框拉出进场的过程中，\(ab\)边受到的安培力大小\(F\)随时间\(t\)变化的关系如图乙所示。则下列说祛正确的是

A. 线框做匀速运动的速度大小为\(1m/s\)

B. 线框产生的感应电流为逆时针方向，大小为\(0.5A\)

C. 线框的总电阻为\(0.5Ω\)

D.线据穿出进场过程中产生的焦耳热为\(0.5J\)

\((2)\)如图所示，两块木板的质量分别为\(M_{1}=500g\)，\(M_{2}=400g\)。静止于光滑水平面上，小物块\(m=100g\)以初速度为\(v=10m/s\)滑上\(M_{1}\)的表面，最后停在\(M_{2}\)上时速度为\({{v}_{2}}=1.5m/s\)，求：

\((1)\)最后\(M_{1}\)的速度\(v_{1}\)

\((2)m\)刚离开\(M_{l}\)时的速度\({v}{{{'}}}\)。

难度：难

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2．
如图所示，光滑金属直轨道\(MN\)和\(PQ\)固定在同一水平面内，\(MN\)，\(PQ\)平行且足够长，两轨道间的宽度\(L=1.0m\)，平行轨道左端接一阻值\(R=1.5Ω\)的电阻\(.\)轨道处于磁感应强度大小\(B=0.40T\)，方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中\(.\)一导体棒\(ab\)垂直于轨道放置\(.\)导体棒电阻\(r=0.5Ω\)，导体棒在垂直导体棒且水平向右的外力\(F\)作用下向右匀速运动，速度大小\(v=10.0m/s\)，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直\(.\)不计轨道电阻，不计空气阻力\(.\)求
\((1)\)通过电阻\(R\)的电流大小\(I\)；
\((2)\)作用在导体棒上的外力\(F\)；
\((3)\)电阻\(R\)消耗的功率\(P_{R}\)．

难度：难

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3．
某同学在学习电磁感应后，认为电磁阻尼能够承担电梯减速时大部分制动的负荷，从而减小传统制动器的磨损\(.\) 如图\(1\)所示，是该同学设计的电磁阻尼制动器的原理图\(.\)电梯箱与配重质量都为 \(M\)，通过高强度绳子套在半径\(r_{l}\)的承重转盘上，且绳子与转盘之间不打滑\(.\)承重转盘通过固定转轴与制动转盘相连\(.\) 制动转盘上固定了半径为 \(r_{2}\)和 \(r_{3}\) 的内外两个金属圈\((\) 如图\(2)\)，金属圈内阻不计\(.\) 两金属圈之间用三根互成 \(120^{\circ}\)的辐向导体棒连接，每根导体棒电阻均为\(R.\) 制动转盘放置在一对励磁线圈之间，励磁线圈产生垂直于制动转盘的匀强磁场\((\) 磁感应强度为\(B)\)，磁场区域限制在\(120^{\circ}\)辐向角内，如图\(2\)阴影区所示\(.\) 若电梯箱内放置质量为\(m\)的货物一起以速度\(v\)竖直上升，电梯箱离终点\((\)图中未画出\()\) 高度为 \(h\) 时关闭动力系统，仅开启电磁制动，一段时间后，电梯箱恰好到达终点．

\((1)\)若在开启电磁制动瞬间，三根金属棒的位置刚好在图 \(2\) 所示位置，则此时制动转盘上的电动势 \(E\)为多少？此时\(a\)与 \(b\)之间的电势差有多大？
\((2)\)若忽略转盘的质量，且不计其它阻力影响，则在上述制动过程中，制动转盘产生的热量是多少？
\((3)\)若要提高制动的效果，试对上述设计做出二处改进．

难度：较易

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4．如图\(1\)所示，两根足够长的平行金属导轨\(MN\)、\(PQ\)相距为\(L\)，导轨平面与水平面夹角为\(α\)，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，金属棒的质量为\(m.\)导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为\(B.\)金属导轨的上端与开关\(S\)、定值电阻\(R_{1}\)和电阻箱\(R_{2}\)相连\(.\)不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为\(g.\)现在闭合开关\(S\)，将金属棒由静止释放．
\((1)\)判断金属棒\(ab\)中电流的方向；
\((2)\)若电阻箱\(R_{2}\)接入电路的阻值为\(0\)，当金属棒下降高度为\(h\)时，速度为\(v\)，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热\(Q\)；
\((3)\)当\(B=0.40T\)，\(L=0.50m\)，\(α=37^{\circ}\)时，金属棒能达到的最大速度\(v_{m}\)随电阻箱\(R_{2}\)阻值的变化关系，如图\(2\)所示\(.\)取\(g=10m/s^{2}\)，\(\sin 37^{\circ}=0.60\)，\(\cos 37^{\circ}=0.80.\)求定值电阻的阻值\(R_{1}\)和金属棒的质量\(m\)

难度：难

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5．电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度\(.\)电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为 \(θ\)\(.\)一质量为 \(m\)的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同\(.\)磁铁端面是边长为 \(d\)的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为 \(B\)，铝条的高度大于 \(d\)，电阻率为 \(ρ\)\(.\)为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为 \(g\)．

\((1)\)求铝条中与磁铁正对部分的电流\(I\)；

\((2)\)若两铝条的宽度均为\(b\)，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度\(v\)的表达式；

\((3)\)在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度\(b\)\(′ > \)\(b\)的铝条，磁铁仍以速度\(v\)进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化．

难度：较易

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6．如图a所示，水平放置着两根相距为d=0.1m的平行金属导轨MN与PQ，导轨的电阻忽略不计且两导轨用一根电阻也不计的导线相连．导轨上跨放着一根粗细均匀，长为L=0.3m、电阻R=3.0Ω的金属棒ab，金属棒与导轨正交，交点为c、d．整个空间充满垂直于导轨向上的磁场，磁场B随时间变化的规律如图b所示．t=0时刻，金属棒ab在外力的作用下从导轨的最右端以速度v=4.0m/s向左做匀速直线运动，则2s末回路中产生的电流的大小为 ______ ，t=8s时金属棒ab两端点间的电势差为 ______ ．

难度：较易

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7．如图\(a\)所示，水平放置着两根相距为\(d=0.1m\)的平行金属导轨\(MN\)与\(PQ\)，导轨的电阻忽略不计且两导轨用一根电阻也不计的导线相连\(.\)导轨上跨放着一根粗细均匀，长为\(L=0.3m\)、电阻\(R=3.0Ω\)的金属棒\(ab\)，金属棒与导轨正交，交点为\(c\)、\(d.\)整个空间充满垂直于导轨向上的磁场，磁场\(B\)随时间变化的规律如图\(b\)所示\(.t=0\)时刻，金属棒\(ab\)在外力的作用下从导轨的最右端以速度\(v=4.0m/s\)向左做匀速直线运动，则\(2s\)末回路中产生的电流的大小为 ______ ，\(t=8s\)时金属棒\(ab\)两端点间的电势差为 ______ ．

难度：较易

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8．
如图所示，“\( < \)”型光滑长轨道固定在水平面内，电阻不计\(.\)轨道中间存在垂直水平面向下的匀强磁场，磁感应强度\(B.\)一根质量\(m\)、单位长度电阻\(R_{0}\)的金属杆，与轨道成\(45^{\circ}\)位置放置在轨道上，从静止起在水平拉力作用下从轨道的左端\(O\)点出发，向右做加速度大小为\(a\)的匀加速直线运动，经过位移\(L.\)求：
\((1)\)金属杆前进\(L\)过程中的平均感应电动势．
\((2)\)已知金属杆前进\(L\)过程中水平拉力做功\(W.\)若改变水平拉力的大小，以\(4a\)大小的加速度重复上述前进\(L\)的过程，水平拉力做功多少？
\((3)\)若改用水平恒力\(F\)由静止起从轨道的左端\(O\)点拉动金属杆，到金属杆速度达到最大值\(v_{m}\)时产生热量\(.(F\)与\(v_{m}\)为已知量\()\)
\((4)\)试分析\((3)\)问中，当金属杆速度达到最大后，是维持最大速度匀速直线运动还是做减速运动？

难度：较易

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