如图所示,光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q、N点连接,倾斜轨道倾角为,轨道间距均为L.水平轨道间连接着阻值为R的电阻,质量分别为M、m,电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放在两组轨道上,导体棒均与轨道垂直,a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场,倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场,该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内,QN、EF距离为d,两个区域内的磁感应强度分别为、,以QN为分界线且互不影响.现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处,然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放,导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度.当导体棒b在磁场中运动达稳定状态,撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间,然后又来回运动并最终停下来.求:
(1)导体棒b在倾斜轨道上的最大速度
(2)撤去外力后,弹簧弹力的最大值
(3)如果两个区域内的磁感应强度且导体棒电阻R=r,从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中,电阻R上产生的热量为Q,求弹簧最初的弹性势能.
高二物理解答题中等难度题
如图所示,光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q、N点连接,倾斜轨道倾角为,轨道间距均为L.水平轨道间连接着阻值为R的电阻,质量分别为M、m,电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放在两组轨道上,导体棒均与轨道垂直,a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场,倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场,该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内,QN、EF距离为d,两个区域内的磁感应强度分别为、,以QN为分界线且互不影响.现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处,然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放,导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度.当导体棒b在磁场中运动达稳定状态,撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间,然后又来回运动并最终停下来.求:
(1)导体棒b在倾斜轨道上的最大速度
(2)撤去外力后,弹簧弹力的最大值
(3)如果两个区域内的磁感应强度且导体棒电阻R=r,从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中,电阻R上产生的热量为Q,求弹簧最初的弹性势能.
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q、N点连接,倾斜轨道倾角为θ,轨道间距均为L.水平轨道间连接着阻值为R的电阻,质量分别为M、m,电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放在两组轨道上,导体棒均与轨道垂直,a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场,倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场,该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内,QN、EF距离为d,两个区域内的磁感应强度分别为B1、B2,以QN为分界线且互不影响.现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处,然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放,导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度.当导体棒b在磁场中运动达稳定状态,撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间,然后又来回运动并最终停下来.求:
(1)导体棒b在倾斜轨道上的最大速度
(2)撤去外力后,弹簧弹力的最大值
(3)如果两个区域内的磁感应强度B1=B2且导体棒电阻R=r,从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中,电阻R上产生的热量为Q,求弹簧最初的弹性势能.
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如图所示,在竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中有光滑金属轨道,分别由水平部分CD、PQ和倾斜部分DE、QM组成,轨道间距为L,倾斜部分倾角为α.垂直水平轨道放置质量为m电阻为r的金属棒a,垂直倾斜轨道放置质量为m电阻为R的金属棒b。导轨电阻不计,为保证金属棒b静止不动,给金属棒a施加作用力F使其做匀速运动,则导体棒a向______运动,速度大小为______,作用力F做功的功率为______
高二物理填空题中等难度题查看答案及解析
如图所示,两平行导轨间距L=1.0 m,倾斜轨道光滑且足够长,与水平面的夹角θ=30°,水平轨道粗糙且与倾斜轨道圆滑连接。倾斜轨道处有垂直斜面向上的磁场,磁感应强度B=2.5 T,水平轨道处没有磁场。金属棒ab质量m=0.5 kg,电阻r=2.0 Ω,运动中与导轨有良好接触,并且垂直于导轨。电阻R=8.0 Ω,其余电阻不计。当金属棒从斜面上离地高度h=3.0 m处由静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离x =1.25 m,而且发现金属棒从更高处静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离不变。取g=10 m/s2。求:
(1)从高度h=3.0 m处由静止释放后,金属棒滑到斜面底端时的速度大小;
(2)水平轨道的动摩擦因数μ;
(3)从某高度H处静止释放后至下滑到底端的过程中流过R的电量q = 2.0 C,求该过程中电阻R上产生的热量。
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如图所示,两平行导轨间距L=1.0 m,倾斜轨道光滑且足够长,与水平面的夹角θ=30°,水平轨道粗糙且与倾斜轨道圆滑连接。倾斜轨道处有垂直斜面向上的磁场,磁感应强度B=2.5 T,水平轨道处没有磁场。金属棒ab质量m=0.5 kg,电阻r=2.0 Ω,运动中与导轨有良好接触,并且垂直于导轨。电阻R=8.0 Ω,其余电阻不计。当金属棒从斜面上离地高度h=3.0 m处由静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离x =1.25 m,而且发现金属棒从更高处静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离不变。取g=10 m/s2。求:
(1)从高度h=3.0 m处由静止释放后,金属棒滑到斜面底端时的速度大小;
(2)水平轨道的动摩擦因数μ;
(3)从某高度H处静止释放后至下滑到底端的过程中流过R的电量q = 2.0 C,求该过程中电阻R上产生的热量。
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如图所示,两平行导轨间距L=1.0 m,倾斜轨道光滑且足够长,与水平面的夹角θ=30°,水平轨道粗糙且与倾斜轨道圆滑连接。倾斜轨道处有垂直斜面向上的磁场,磁感应强度B=2.5 T,水平轨道处没有磁场。金属棒ab质量m=0.5 kg,电阻r=2.0 Ω,运动中与导轨有良好接触,并且垂直于导轨。电阻R=8.0 Ω,其余电阻不计。当金属棒从斜面上离地高度h=3.0 m处由静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离x =1.25 m,而且发现金属棒从更高处静止释放,金属棒在水平轨道上滑行的距离不变。取g=10 m/s2。求:
(1)从高度h=3.0 m处由静止释放后,金属棒滑到斜面底端时的速度大小;
(2)水平轨道的动摩擦因数μ;
(3)从某高度H处静止释放后至下滑到底端的过程中流过R的电量q = 2.0 C,求该过程中电阻R上产生的热量。
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如图所示,倾角300的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接,轨道宽度均为L=1m,电阻忽略不计.匀强磁场I仅分布在水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B1=1T;匀强磁场II仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B2=1T.现将两质量均为m=0.2kg,电阻均为R=0.5Ω的相同导体棒ab和cd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放.取g=10m/s2.
(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;
(2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q=0.45J,求该过程中通过cd棒横截面的电荷量;
(3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h=10m,cd棒由静止释放后,为使cd棒中无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化,将cd棒开始运动的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0=1T,试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内,磁场Ⅱ的磁感应强度B随时间t变化的关系式.
高二物理计算题困难题查看答案及解析
研究小组同学在学习了电磁感应知识后,进行了如下的实验探究(如图所示):两个足够长的平行导轨(MNPQ与M1P1Q1)间距L=0.2m,光滑倾斜轨道和粗糙水平轨道圆滑连接,水平部分长短可调节,倾斜轨道与水平面的夹角θ=37°.倾斜轨道内存在垂直斜面方向向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,NN1右侧没有磁场;竖直放置的光滑半圆轨道PQ、P1Q1分别与水平轨道相切于P、P1,圆轨道半径r1=0.lm,且在最高点Q、Q1处安装了压力传感器.金属棒ab质量m=0.0lkg,电阻r=0.1Ω,运动中与导轨有良好接触,并且垂直于导轨;定值电阻R=0.4Ω,连接在MM1间,其余电阻不计:金属棒与水平轨道间动摩擦因数μ=0.4.实验中他们惊奇地发现:当把NP间的距离调至某一合适值d,则只要金属棒从倾斜轨道上离地高h=0.95m及以上任何地方由静止释放,金属棒ab总能到达QQ1处,且压力传感器的读数均为零.取g=l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.则:
(1)金属棒从0.95m高度以上滑下时,试定性描述金属棒在斜面上的运动情况,并求出它在斜面上运动的最大速度;
(2)求从高度h=0.95m处滑下后电阻R上产生的热量;
(3)求合适值d.
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如图所示,间距为L的足够长的平行光滑导轨由两部分组成:倾斜部分倾角为θ,与水平部分平滑相接,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻。质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场。闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已经达到最大速度,不计导轨电阻,金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g。求:
(1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速度Vm ;
(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度Vm前,当流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;
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如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆MN运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好,重力加速度为g.
(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm;
(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,在流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求
①电流为I0 时 金属棒的速度v和下滑的位移x;
②这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;
(3)求金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离xm.
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