知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

2．如图1所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半径为
L
2
的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差
L
2
的水平面上．以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴．圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B（t），如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B（x），如图3所示；磁场B（t）和B（x）的方向均竖直向上．在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B（t）开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t₀金属棒恰好滑到圆弧导轨底端．已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g．

（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；
（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B（x）区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q；
（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x₁位置时停下来，
a．求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q；
b．通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置．

难度：较难

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3．

（2016春•张掖校级月考）如图所示，两磁感应强度大小相等、方向相反的有界磁场，磁场区域宽度均为d，一底边长为2d的三角形金属线框以一定的速度匀速通过两磁场的过程中，三角形线框中的感应电流i随时间t的变化图象正确的是（取逆时针方向为正）（　　）

A．

B．

C．

D．

难度：较难

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4．

（2016•常德模拟）如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．两质量、长度均相同的导体棒①、②置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处．磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直．先由静止释放①，当①恰好进入磁场时由静止释放②．已知①进入磁场即开始做匀速直线运动，①、②两棒与导轨始终保持良好接触．则下列表示①、②两棒的加速度a和动能E_k随各自位移s变化的图象中可能正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

难度：较难

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5．（2016春•龙岩校级月考）如图所示，在水平地面上固定一光滑金属导轨，导轨间距离为L，导轨电阻不计，右端接有阻值为R的电阻，质量为m，电阻r=
1
2
R的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有一水平向右的初速度v₀，已知当导体棒第一次回到初始位置时，速度大小变为
1
4
v₀，整个运动过程中导体棒始终与导体垂直并保持良好接触，弹簧的重心轴线与导轨平行，且弹簧始终处于弹性限度范围内．求：
（1）初始时刻通过电阻R的电流I的大小；
（2）导体棒第一次回到初始位置时，导体棒的加速度大小为a；
（3）导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳Q．

难度：较难

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6．

（2015秋•长沙校级月考）如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.04kg，在该平面上以v₀=4m/s、与导线成θ角的初速度运动，下列说法正确的是（　　）

A．若θ=0°，金属环做减速直线运动，最终静止

B．若θ=90°，金属环做减速直线运动，最终静止

C．若θ=60°，金属环最终静止，环中最多能产生0.32J的电能

D．若θ=60°，金属环最终做匀速直线运动，环中最多能产生0.24J的电能

难度：较难

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7．（2015•梧州模拟）如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ足够长，两导轨间距为L，导轨平面的倾角为θ，导轨N、Q端连有阻值为R的定值电阻，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，质量为m、阻值也为R的金属杆ab垂直放在导轨上，轨道的电阻不计，将杆ab由静止释放．
（1）求杆ab下滑的最大速度；
（2）若杆下滑x₁的距离达到最大速度，求下滑到最大速度时，通过电阻R的电量是多少？
（3）若将杆以与（1）问中的最大速度等大的初速度从轨道的最底端向上滑去，当杆再回到轨道最底端时，回路中产生的焦耳热为Q，则杆再回到轨道最低端时的速度多大？

难度：较难

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8．

在平行于水平地面的有界匀强磁场上方，有三个单匝线框A、B、C，从静止开始同时释放，磁感线始终与线框平面垂直，三个线框都是由相同的金属材料做成的相同正方形，其中A不闭合，有个小缺口；B、C都是闭合的，但B导线的横截面积比A和C的大，A和B边长相同，C的边长比A和B大，如图所示．下列关于它们的落地时间的判断正确的是（　　）

A．A最后落地

B．B最后落地

C．C最后落地

D．B，C同时落地

难度：较难

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9．如图甲所示，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻．在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场，磁场宽度为d．一质量为m的金属棒ab置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨和金属棒的电阻．金属棒ab受水平力F=
0.2x
+0.4（N）的作用，其中x为金属棒距MN的距离，F与x的关系如图乙所示．金属棒ab从磁场的左边界由静止开始运动，通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大．已知l=1m，m=1kg，R=0.5Ω，d=1m．问：
（1）金属棒刚开始运动时的加速度为多少？并判断该金属棒在磁场中做何种运动．
（2）磁感应强度B的大小为多少？
（3）若某时刻撤去外力F后棒的速度v随位移s的变化规律满足v=v₀-
B2l2
mR
s（v₀为撤去外力时的速度，s为撤去外力F后的位移），且棒运动到PQ处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？
（4）在（3）的情况下，金属棒从MN运动到PQ的整个过程中左侧电阻R产生的热量约为多少？

难度：较难

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10．如图所示，水平放置的平行金属导轨MN和PQ相距L=0.50m，导轨左端接一电阻R=30Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面．电阻为10Ω的导体棒ab垂直导轨放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨电阻可忽略不计．当ab棒水平向右匀速滑动时，MP间电压为0.6V．求：
（1）ab棒中的感应电流大小和方向；
（2）ab棒水平向右匀速滑动的速度大小；
（3）ab棒做匀速运动时水平外力F的大小和方向．

难度：较难

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