知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图所示，光滑的平行金属导轨竖直放置，间距\(L=1m\)，上、下端各接有电阻\(R=1Ω\)，匀强磁场垂直于导轨平面\(.\)现将质量\(m=0.1kg\)、电阻\(r=0.5Ω\)的金属杆从导轨上方某处由静止释放，杆下落过程中始终水平并与导轨保持良好接触，且导轨足够长，若金属杆下滑的最大速度\(v=1m/s\)，求匀强磁场的磁感应强度\(B\)的大小\(.(g=10m/s^{2})\)

难度：中等

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2．如图甲所示，宽\(L=0.5m\)、倾角\(θ=30^{\circ}\)的金属长导轨上端安装有\(R=1Ω\)的电阻\(.\)在轨道之间存在垂直于轨道平面的磁场，磁感应强度\(B\)按图乙所示规律变化\(.\)一根质量\(m=0.1kg\)的金属杆垂直轨道放置，距离电阻\(x=1m.t=0\)时由静止释放，金属杆最终以\(υ=0.4m/s\)速度沿粗糙轨道向下匀速运动\(.\)除\(R\)外其余电阻均不计，滑动摩擦力等于最大静摩擦力\(.\)求：
\((1)\)当金属杆匀速运动时电阻\(R\)上的电功率为多少？
\((2)\)某时刻\((t > 0.5s)\)金属杆下滑速度为\(0.2m/s\)，此时的加速度多大？
\((3)\)金属杆何时开始运动？

难度：难

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3．如图所示，一个质量为\(m\)、电阻不计、足够长的光滑\(U\)形金属框架\(MNPQ\)，位于光滑水平桌面上，分界线\(OO{{'}}\)分别与平行导轨\(MN\)和\(PQ\)垂直，两导轨相距\(L.\)在\(OO{{'}}\)的左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为\(B.\)另有质量也为\(m\)的金属棒\(CD\)，垂直于\(MN\)放置在\(OO{{'}}\)左侧导轨上，并用一根细线系在定点\(A.\)已知细线能承受的最大拉力为\(T_{0}\)，\(CD\)棒接入导轨间的有效电阻为\(R;\)现从\(t=0\)时刻开始对\(U\)形框架施加水平向右的拉力\(F\)，使其从静止开始做加速度为\(a\)的匀加速直线运动．

\((1)\) 求从框架开始运动到细线断裂所需的时间\(t_{0}\)．

\((2)\) 若细线尚未断裂，求在\(t\)时刻水平拉力\(F\)的大小．

\((3)\) 若在细线断裂时，立即撤去拉力\(F\)，求此时框架的瞬时速度\(v_{0}\)和此后过程中回路产生的总热量\(Q\)．

难度：较难

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4．如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面上，导轨上横放着两根相同的导体棒\(ab\)、\(cd\)与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为\(R\)，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态。剪断细线后，导体棒在运动过程中

A．两根导体棒和导轨形成的回路中将产生持续的交变电流

B．两根导体棒所受安培力的方向总是相反的

C．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒

D．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒

难度：较易

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5．
如图所示，宽度为\(L=0.5m\)的足够长的平行金属导轨\(MN\)、\(PQ\)的电阻不计，垂直导轨水平放置一质量为\(m=0.5kg\)、电阻为\(R=4Ω\)的金属杆\(CD\)，导轨上端跨接一个阻值\(R_{L}=4Ω\)的灯泡，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨平面与水平面之间的夹角为\(θ=60^{\circ}\)，金属杆由静止开始下滑，且始终与导轨垂直并良好接触，动摩擦因数为\(μ= \dfrac { \sqrt {3}}{2}\)，下滑过程中当重力的最大功率\(P=12W\)时灯泡刚好正常发光\((g=10m/s^{2}).\)求：
\((1)\)磁感应强度\(B\)的大小；
\((2)\)灯泡的额定功率\(P_{L}\)；
\((3)\)金属杆达到最大速度一半时的加速度大小．

难度：中等

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6．

如图所示，\(abcd\)为水平放置的平行“\(⊂\)”形光滑金属导轨，间距为\(l\)，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为\(B\)，导轨电阻不计，已知金属杆\(MN\)倾斜放置，与导轨成\(θ\)角，单位长度的电阻为\(r\)，保持金属杆以速度\(v\)沿平行于\(cd\)的方向滑动\((\)金属杆滑动过程中与导轨接触良好\().\)则\((\)　　\()\)

A．电路中感应电动势的大小为\( \dfrac {Blv}{\sin \theta }\)

B．电路中感应电流的大小为\( \dfrac {Bv\sin θ}{r}\)

C．金属杆所受安培力的大小为\( \dfrac {B^{2}lv\sin θ}{r}\)

D．金属杆的热功率为\( \dfrac {B^{2}lv^{2}}{r\sin \theta }\)

难度：中等

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7．

如图，两平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒\(ab\)、\(cd\)与导轨垂直构成闭合回路，且两棒都可沿导轨无摩擦滑动\(.\)用与导轨平行的水平恒力\(F\)向右拉\(cd\)棒，经过足够长时间以后\((\)　　\()\)

A．两棒间的距离保持不变

B．两棒都做匀速直线运动

C．两棒都做匀加速直线运动

D．\(ab\)棒中的电流方向由\(a\)流向\(b\)

难度：难

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8．
如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距\(l=0.5m\)，左端接有阻值\(R=0.3Ω\)的电阻，一质量\(m=0.1kg\)，电阻\(r=0.1Ω\)的金属棒\(MN\)放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度\(B=0.4T.\)棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以\(a=2m/s^{2}\)的加速度做匀加速运动，当棒的位移\(x=9m\)时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比\(Q_{1}\)：\(Q_{2}=2\)：\(1.\)导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触\(.\)求：
\((1)\)棒在匀加速运动过程中，通过电阻\(R\)的电荷量\(q\)；
\((2)\)撤去外力后回路中产生的焦耳热\(Q_{2}\)；
\((3)\)外力做的功\(W_{F}\)．

难度：较难

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9．小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距\(l=0.50m\)，倾角\(θ=53^{\circ}\)，导轨上端串接一个\(0.05Ω\)的电阻\(.\)在导轨间长\(d=0.56m\)的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度\(B=2.0T.\)质量\(m=4.0kg\)的金属棒\(CD\)水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆\(GH\)相连\(.CD\)棒的初始位置与磁场区域的下边界相距\(s=0.24m.\)一位健身者用恒力\(F=80N\)拉动\(GH\)杆，\(CD\)棒由静止开始运动，上升过程中\(CD\)棒始终保持与导轨垂直\(.\)当\(CD\)棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使\(CD\)棒回到初始位置\((\)重力加速度\(g=10m/s^{2}\)，\(\sin 53^{\circ}=0.8\)，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量\().\)求

\((1)CD\)棒进入磁场时速度\(v\)的大小；

\((2)CD\)棒进入磁场时所受的安培力\(F_{A}\)的大小；

\((3)\)在拉升\(CD\)棒的过程中，健身者所做的功\(W\)和电阻产生的焦耳热\(Q\)．

难度：难

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10．矩形线圈\(abcd\)，长\(ab=20cm\)，宽\(bc=10cm\)，匝数\(n=200\)，线圈回路总电阻\(R=5Ω.\)整个线圈平面内均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，若匀强磁场的磁感应强度\(B\)随时间\(t\)的变化规律如图所示，求：
\((1)\)线圈回路中产生的感应电动势和感应电流；
\((2)\)当\(t=0.3s\)时，线圈的\(ab\)边所受的安培力大小；
\((3)\)在\(1min\)内线圈回路产生的焦耳热．

难度：中等

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