如图所示,光滑金属导体ab和cd水平固定,相交于O点并接触良好, =60° .一根轻弹簧一...

高三物理解答题中等难度题查看答案及解析

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如图所示,光滑金属导体ab和cd水平固定,相交于O点并接触良好, =60° .一根轻弹簧一端固定,另一端连接一质量为m的导体棒ef,ef与ab和cd接触良好.弹簧的轴线与平分线重合.虚线MN是磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场的边界线,距O点距离为L.ab、cd、ef单位长度的电阻均为r.现将弹簧压缩t=0时,使ef从距磁场边界L/4处由静止释放,进入磁场后刚好做匀速运动,当ef到达O点时,弹簧刚好恢复原长,并与导体棒ef分离.已知弹簧形变量为x时,弹性势能为,k为弹簧的劲度系数.不计感应电流之间的相互作用.

(1)证明:导体棒在磁场中做匀速运动时,电流的大小保持不变;

(2)求导体棒在磁场中做匀速运动的速度大小v0和弹簧的劲度系数k;

(3)求导体棒最终停止位置距O点的距离.

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（17分）如图甲所示，电阻不计，间距为的平行长金属导轨置于水平面内，阻值为的导体棒固定连接在导轨左端，另一阻值也为的导体棒垂直放置到导轨上，与导轨接触良好，并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，两棒间距为。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度随时间按图乙所示的方式变化。

（1）求在0～时间内流过导体棒的电流的大小与方向；

（2）求在时间内导体棒产生的热量；

（3）1.5时刻杆对导体棒的作用力的大小和方向。

高三物理计算题中等难度题查看答案及解析

某同学为了测量一轻弹簧的劲度系数，进行了如下实验设计：如图所示，将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀強磁场中，金属杆与导轨接触良好，水平放置的轻弹簧一端固定于O点，另一端与金属杆连接并保持绝缘。在金属杆滑动的过程中，弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直，弹簧的形变始终在弹性限度内，通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法，使摩擦对实验结果的影响可忽略不计请你按要求回答问题。

（1）帮助该同学完成实验设计。请你用低压直流电源（）、滑动变阻器（）、电流表（A）、开关（）设计一电路图，画在图中虚线框内，并正确连在导轨的C、D两端，要求闭合开关后惮簧将伸长_____。

（2）若电源电动势为3V，内阻较小：滑动变阻器最大阻值为10Ω：电流表内阻较小。当闭合开关后，发现电路中无电流，请在保持电路完整的条件下，用多用电表来找到故障，则最好选择的挡位是______

A．直流电压”10V”挡　　　　　　　　 B．直流电流“0．5A”挡

C．欧姆“×1”挡　　　　　　　　　　　　 D．欧姆”×10”挡

（3）排除故障并正确连接电路后．闭合开关，通过一绝缘挡板使金属杆缓慢移动，当移开挡板且金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I1，记下金属杆的位置．断开开关，测出弹簧对应的长度为x1：改变滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I2，弹簧对应的长度为x2，若已知导轨间的距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，则弹簧的劲度系数k＝_________。

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如图，光滑的倾斜轨道BCD与光滑圆弧轨道DEFG相切于D点，轨道的倾角θ=37°，圆弧轨道的半径为R．一根轻弹簧沿轨道一端固定在B点，在另一端放置一质量为m的物块A，A与弹簧接触但不连接。现将A压缩至C点，CD之间的距离为R，静止释放，发现物块A恰好沿圆弧轨道通过最高点G．重力加速度为g。（取sin37°=，cos37°=）

（1）求物块A运动至D点的速度大小vD。

（2）将A另换做物块P，将P同样压缩至C点静止释放，若要使P滑上圆弧轨道之后始终不脱离轨道，并能沿轨道原路返回，求P的质量mP与A的质量m的又会应满足的条件。

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如图甲所示,电阻不计、间距为l的平行长金属导轨置于水平面内,阻值为R的导体棒ab固定连接在导轨左端,另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置到导轨上,ef与导轨接触良好,并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在ef中点,另一端固定于墙上,轻杆与导轨保持平行,ef、ab两棒间距为d。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,且从某一时刻开始,磁感应强度B随时间t按图乙所示的方式变化。

（1）求在0~t0时间内流过导体棒ef的电流的大小与方向;

（2）求在t0~2t0时间内导体棒ef产生的热量;

（3）1.5t0时刻杆对导体棒ef的作用力的大小和方向。

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（12分）如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的圆周的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端齐平。质量为m的小球在曲面上距BC的高度为3r处从静止开始下滑，小球与BC间的动摩擦因数，进入管口C端时与圆管恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧（弹簧形变量为x时的弹性势能表达式为）求：

（l）小球达到B点时的速度大小vB；

（2）水平面BC的长度s；

（3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm。

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两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一根上端固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　 ）

A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g

B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b

C．若弹簧弹力为F时，金属棒获得最大速度 ，则

D．最终电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量

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