如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左...

高三物理解答题中等难度题查看答案及解析

如图所示，水平面内固定两对足够长的平行光滑导轨，左侧两导轨间的距离为2L，右侧两导轨间的距离为L左、右两部分用导线连接，左、右侧的两导轨间都存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。两均匀的导体棒ab和cd分别垂直放在左、右两侧的导轨上，ab棒的质量为2m、有效电阻为2r，而cd棒的质量为m、有效电阻为r，其他部分的电阻不计。原来两棒都处于静止状态，现给以棒一大小为I0、方向平行导轨向右的冲量使ab棒向右运动，在达到稳定状态时，两棒均未滑出各自的轨道。求：

（1）cd棒中的最大电流Im；

（2）cd棒的最大加速度；

（3）两棒达到稳定状态肘，各自的速度。

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如图所示，两根平行金属导轨相距l=1m，左右两边金属导轨相连，左边倾角为θ=37°的金属导轨底端连接一阻值R1=2Ω的电阻，左侧斜面上宽度x2=2m内有垂直于斜面向下的B=3T的匀强磁场，右边斜面光滑，倾角为α=53°，在左边斜面上GN以下区域摩擦因数μ=0.1，GN以上部分光滑，ab距离磁场下边界HI的距离x1=2.5m，质量m=5kg，电阻r=1Ω的导体棒和右边斜面上质量M=5kg的物体通过顶端的光滑轻质绝缘细绳平行于斜面相连处于静止状态，左右斜面顶端通过导线和R2=2Ω的电阻相连，现由静止释放ab、ab处磁场变化GN前已经匀速运动，求：

（1）导体棒进入HI时的速度；

（2）导体棒在磁场中向上匀速运动时R1消耗的电功率

（3）导体棒处GN瞬间细线断裂，ab返回磁场，离开磁场边界HI前已经匀速，求导体棒从GN到HI的时间。

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如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成。导轨水平部分的矩形区域MNQP内存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.50T。在距离磁场左边界d=0.40m处垂直导轨放置导体棒a，在倾斜导轨高h=0.2m处垂直于导轨放置导体棒b。将b由静止释放，最终a以1m/s的速度离开磁场右边界。已知轨道间距L=0.20m。两棒质量均为0.01kg，两棒电阻均为0.1Ω，不计导轨电阻。导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好。g取10m/s2。忽略磁场边界效应。求：

（1）安培力对导体棒a做的功。

（2）导体棒a刚出磁场时，b的速度大小及两棒之间的距离。

（3）导体棒b的整个运动过程中，安培力对b做的功。

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如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成。导轨水平部分的矩形区域MNQP内存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.50T。在距离磁场左边界d=0.40m处垂直导轨放置导体棒a，在倾斜导轨高h=0.2m处垂直于导轨放置导体棒b。将b由静止释放，最终a以1m/s的速度离开磁场右边界。已知轨道间距L=0.20m。两棒质量均为0.01kg，两棒电阻均为0.1Ω，不计导轨电阻。导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好。g取10m/s2。忽略磁场边界效应。求：

（1）安培力对导体棒a做的功。

（2）导体棒a刚出磁场时，b的速度大小及两棒之间的距离。

（3）导体棒b的整个运动过程中，安培力对b做的功。

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如图所示，有两根足够长的平行光滑导轨水平放置，右侧用一小段光滑圆弧和另一对竖直光滑导轨平滑连接，导轨间距L＝1m。细金属棒ab和cd垂直于导轨静止放置，它们的质量m均为1kg，电阻R均为0.5Ω。cd棒右侧lm处有一垂直于导轨平面向下的矩形匀强磁场区域，磁感应强度B＝1T，磁场区域长为s。以cd棒的初始位置为原点，向右为正方向建立坐标系。现用向右的水平恒力F＝1.5N作用于ab棒上，作用4s后撤去F。撤去F之后ab棒与cd棒发生弹性碰撞，cd棒向右运动。金属棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，空气阻力不计。（g=10m/s2）求：

(1) ab棒与cd棒碰撞后瞬间的速度分别为多少；

(2)若s＝1m，求cd棒滑上右侧竖直导轨，距离水平导轨的最大高度h；

(3)若可以通过调节磁场右边界的位置来改变s的大小，写出cd棒最后静止时与磁场左边界的距离x的关系。（不用写计算过程）

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如图所示，左右两边分别有两根平行金属导轨相距为L，左导轨与水平面夹30°角，右导轨与水平面夹60°角，左右导轨上端用导线连接。导轨空间内存在匀强磁场，左边的导轨处在方向沿左导轨平面向下，磁感应强度大小为B的磁场中。右边的导轨处在垂直于右导轨斜向上，磁感应强度大小也为B的磁场中。质量均为m的导杆ab和cd垂直导轨分别放于左右两侧导轨上，已知两导杆与两侧导轨间动摩擦因数均为μ=，回路电阻恒为R，若同时无初速释放两导杆，发现cd沿右导轨下滑距离时，ab杆才开始运动。（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。

（1）试求ab杆刚要开始运动时cd棒的速度

（2）以上过程中，回路中共产生多少焦耳热？

（3）cd棒的最终速度为多少？

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如图所示，左右两边分别有两根平行金属导轨相距为L，左导轨与水平面夹30°角，右导轨与水平面夹60°角，左右导轨上端用导线连接。导轨空间内存在匀强磁场，左边的导轨处在方向沿左导轨平面斜向下，磁感应强度大小为B的磁场中。右边的导轨处在垂直于右导轨斜向上，磁感应强度大小也为B的磁场中。质量均为m的导杆ab和cd垂直导轨分别放于左右两侧导轨上，已知两导杆与两侧导轨间动摩擦因数均为μ=，回路电阻恒为R，若同时无初速释放两导杆，发现cd沿右导轨下滑s距离时，ab杆才开始运动。（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。

（1）试求ab杆刚要开始运动时cd棒的速度v

（2）以上过程中，回路中共产生多少焦耳热；

（3）cd棒的最终速度为多少

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如图(a)所示，两条平行导轨固定在同一水平面内，相距为L，在导轨之间右侧的长方形区域内（如图阴影部分）存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨右端固定连接一根光滑的圆柱形金属MN，另一根金属棒PQ则垂直放置在导轨上，用一根轻绳连接棒PQ的中点后跨过棒MN的中点悬挂一物体，两金属棒之间的绳子保持水平，静止释放物体后棒PQ沿粗糙导轨运动的v-t图象如图（b）所示。已知棒PQ和所挂物体的质量均为m。导轨电阻可忽略不计。求：

（1）金属棒PQ进入磁场后所受的安培力的大小；

（2）两金属棒在回路中的总电阻R。

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