如图所示,两根平行光滑的金属导轨M1N1P1-M2N2P2由四分之一圆弧部分与水平部分构成,导轨末端固定两根绝缘柱,弧形部分半径r=0.8m、导轨间距L=1m,导轨水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=2T。两根完全相同的金属棒a、b分别垂直于导轨静止于圆弧顶端M1M2处和水平导轨中某位置,两金属棒质量均为m=1kg、电阻均为
。金属棒a由静止释放,沿圆弧导轨滑入水平部分,此后,金属棒b向右运动,在导轨末端与绝缘柱发生碰撞且无机械能损失,金属棒b接触绝缘柱之前两棒均已匀速运动且未发生碰撞。金属棒b与绝缘柱发生碰撞后,在距绝缘柱x1=0.5m的A1A2位置与金属棒a发生碰撞,碰后停在距绝缘柱x2=0.2m的A3A4位置。整个运动过程中金属棒与导轨接触良好,导轨电阻不计,g取10m/s2。求:
(1)金属棒a刚滑入水平导轨时受到的安培力大小,以及金属棒b接触绝缘柱之前两棒匀速运动的速度大小;
(2)金属棒b与绝缘柱碰撞后到与金属棒a碰撞前的过程中,整个回路产生的焦耳热;
(3)证明金属棒a、b之间的碰撞是否是弹性碰撞。
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(1)金属棒a刚滑入水平导轨时受到的安培力大小,以及金属棒b接触绝缘柱之前两棒匀速运动的速度大小;
(2)金属棒b与绝缘柱碰撞后到与金属棒a碰撞前的过程中,整个回路产生的焦耳热;
(3)证明金属棒a、b之间的碰撞是否是弹性碰撞。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/9/2480855474561024/2481575503855616/STEM/7ab46984-5511-4492-bf05-598760e8e671.png?resizew=406)
19-20高二下·浙江宁波·期中 查看更多[2]
更新时间:2020-06-10 12:01:11
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】在一高度足够高,右端带有定滑轮的光滑水平桌面上放置一块足够长的木板B,木板B右端距桌面右端足够远,在B的左端放有一个可视为质点的小滑块A,A、B间的动摩擦因数
,A的质量为
,B的质量为
,
。
(1)若在A上系一细线,绕过定滑轮,细线水平,下端挂一个质量为
的物块,距离地面
,如图甲所示,求物块落地前瞬间A、B二者的速度大小;
(2)对A施加
的水平向右的拉力,如图乙所示。1s后撤去拉力F,撤去拉力F前滑块A和木板B的位移;
(3)在(2)问条件下,施加拉力F到撤去拉力F后整个系统稳定,求整个过程中产生的热量。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ced8cbb708a1c7b367d9a14c8eaa691b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d0a4f997b4f8a5c871485b783c6e90ec.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a50dde9cbbd5b5b61c99d6371ec3829e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a831fae871c9028a347e59294f7422ec.png)
(1)若在A上系一细线,绕过定滑轮,细线水平,下端挂一个质量为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f97c2b788e5d0391f94641dd173c6733.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/436ea768b0ee22b23d210ad4f54a38f6.png)
(2)对A施加
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0ab1dddc50e2725d95cd961d8f95a59f.png)
(3)在(2)问条件下,施加拉力F到撤去拉力F后整个系统稳定,求整个过程中产生的热量。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/9/2975847701635072/2978378478116864/STEM/79baec6b-51bd-4435-9210-5ec087dcb00d.png?resizew=408)
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,质量为M=2.5kg的一只长方形空铁盒静止在水平地面上,铁盒与水平地面间的动摩擦因数
=0.3,对其施加水平拉力进行多次实验,发现要使一质量为m=0.5kg的木块能静止在铁盒竖直左侧壁上而不下滑,水平拉力F应满足F≥129N,取重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求木块与铁盒内壁间的动摩擦因数
;
(2)某次实验时,将大小为F0=68.25N的水平拉力作用在铁盒上,同时释放木块,铁盒和木块由静止开始运动,木块沿铁盒左侧壁落到底部且不反弹,木块落到铁盒底部瞬间撤去拉力。已知木块释放时距离铁盒底部的高度h=22.5cm,铁盒长度为L=30cm,木块与铁盒内壁以及底部的动摩擦因数均相同,木块和铁盒右侧壁发生的碰撞是完全非弹性碰撞,所有碰撞时间忽略不计,求:
①木块落到铁盒底部时铁盒的速度;
②该实验中木块运动的总时间。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2b915ea3069054b7389cee9827dd613c.png)
(1)求木块与铁盒内壁间的动摩擦因数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c55ec3fc6a2a218803229a6fe3ab2679.png)
(2)某次实验时,将大小为F0=68.25N的水平拉力作用在铁盒上,同时释放木块,铁盒和木块由静止开始运动,木块沿铁盒左侧壁落到底部且不反弹,木块落到铁盒底部瞬间撤去拉力。已知木块释放时距离铁盒底部的高度h=22.5cm,铁盒长度为L=30cm,木块与铁盒内壁以及底部的动摩擦因数均相同,木块和铁盒右侧壁发生的碰撞是完全非弹性碰撞,所有碰撞时间忽略不计,求:
①木块落到铁盒底部时铁盒的速度;
②该实验中木块运动的总时间。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/2/27/2925285072322560/2925334307028992/STEM/b6fc11b9-ba71-4875-b311-305877b65afd.png?resizew=311)
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(0.4)
【推荐3】如图所示,质量
、长
的木板在水平地面上向右运动,木板与地面间的动摩擦因数
。质量
的小球从离木板上表面高
处自由落下,恰好落在木板的左端与木板发生碰撞,小球第一次与木板碰撞前的瞬间,木板的速度
,之后小球每次与木板碰撞时(时间极短)小球竖直方向的分速度大小不变、方向相反,碰撞后小球水平方向的速度与木板相同。已知重力加速度,
,空气阻力不计,求:
(1)小球与木板第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间;
(2)经过多少次碰撞小球将从木板右端掉下去;
(3)木板从第一次与小球相碰到小球刚超过木板右端时,木板前进的距离。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a831fae871c9028a347e59294f7422ec.png)
(1)小球与木板第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间;
(2)经过多少次碰撞小球将从木板右端掉下去;
(3)木板从第一次与小球相碰到小球刚超过木板右端时,木板前进的距离。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/2/1/8a116e36-9523-4ba8-9897-96de67f5b6ac.png?resizew=277)
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(0.4)
【推荐1】如图1所示某种风力发电装置,如图2所示为简化原理图,两线圈与磁铁共轴,薄膜以原点O建立竖直向上x轴,线圈与磁铁相距均为
,当风力作用时薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动时,振动的最高点与最低点到O的距离均为A。已知线圈的匝数为n、横截面积为S;磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图3所示,图中
、
、
为已知量,忽略线圈的长度,线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小。负载电阻R的e端与上线圈的a端连接,f端与下线圈的某端连接,使两线圈作为电源处于串联状态。不计线圈电阻和自感互感的影响,重力加速度为g。
(1)上线圈的b端应与下线圈的哪一端连接?(选“c端”或“d端”)
(2)若磁铁从O点向上运动到最高处所用的时间为
,则向上运动过程中上线圈产生的平均电动势多大?
(3)在磁铁从O点向上运动到最高处的过程中,求通过电阻R的电荷量;
(4)图3中
随磁感应强度B的变化关系式为
(其中k为未知常数),当磁铁以速率
经平衡位置向上运动时,求此时负载电阻R的电功率。(若a远大于b则可认为
)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
(1)上线圈的b端应与下线圈的哪一端连接?(选“c端”或“d端”)
(2)若磁铁从O点向上运动到最高处所用的时间为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d8a4958df52dd9f9cba15f4d1675fc6d.png)
(3)在磁铁从O点向上运动到最高处的过程中,求通过电阻R的电荷量;
(4)图3中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/79b752f0f189e5d8666daea73e145dff.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/faca97fe8d6c94d2c1a75d19ba9dbc3a.png)
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,平行导轨由光滑的圆弧轨道和光滑的水平轨道以及粗糙的倾斜轨道平滑连接组成.导轨间距L=0.5m,导轨底端接有
的电阻.水平轨道处矩形区域ABCD存在着垂直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小B1=0.5T,倾斜轨道与水平面的夹角为30°,处在垂直于斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B2=1T.ab和cd是质量m=0.1kg,电阻R=0.1Ω的两根相同金属细杆,金属细杆与倾斜导轨的动摩擦因数
(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).开始时,ab杆静止在倾斜导轨上,cd杆从光滑圆弧轨道无初速释放,释放位置离水平导轨的高度h=0.072m.在t=0时刻,以速度v0离开圆弧轨道,进入水平轨道的磁场区域.为使得cd杆匀加速通过磁场区域,进入磁场后,对cd杆施加一水平向左的外力F,t=0时刻F的大小为0.8N,经过一段时间,在t=t1时刻,cd杆即将离开磁场区域AB边界,此时ab杆刚要开始沿斜面运动(但未运动).(g取10m/s2)求:
(1)cd杆刚进入水平轨道磁场区域时的速度v0大小和通过水平轨道磁场区域的时间t1;
(2)cd杆通过水平轨道磁场区域过程,通过电阻R的电荷量;
(3)cd杆通过水平轨道磁场区域过程,cd杆的产生热量Qcd=0.32J,求外力F做的功.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/62d0bb462b83eb27dd08ad527b3e03c2.png)
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(1)cd杆刚进入水平轨道磁场区域时的速度v0大小和通过水平轨道磁场区域的时间t1;
(2)cd杆通过水平轨道磁场区域过程,通过电阻R的电荷量;
(3)cd杆通过水平轨道磁场区域过程,cd杆的产生热量Qcd=0.32J,求外力F做的功.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/17/9085423d-30e0-43ad-9f6b-1659936e4fbe.png?resizew=404)
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(0.4)
【推荐3】某兴趣小组设计了一个装置,如图甲所示,间距为L=1m的光滑导体轨道AB、CD固定在水平面内,两端各连接一个电阻,其中R1=R2=2Ω,在轨道中间宽度为d=2m的矩形区域MNQP内存在方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间的变化如图乙所示。现有一长度为L=1m,质量为m=1kg,电阻为r=1Ω的导体棒ab,放置在距MN边界x=0.25m处,在t=0时刻,导体棒在水平外力F作用下由静止开始向右做匀加速直线运动,加速度的大小a=2m/s2,运动到PQ边界时撤去外力F,经过磁场区域后碰到弹簧装置K发生反弹,反弹过程不计能量损失。
(1)求导体棒刚进入磁场时,通过导体棒的电流大小;
(2)求导体棒返回到MN边界时的速度大小;
(3)若导体棒向右经过磁场的过程中,外力F做的功为
,求从开始运动到返回MN边界的整个过程中导体棒产生的焦耳热。
(1)求导体棒刚进入磁场时,通过导体棒的电流大小;
(2)求导体棒返回到MN边界时的速度大小;
(3)若导体棒向右经过磁场的过程中,外力F做的功为
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(0.4)
【推荐1】如图,两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨
固定在水平面内,间距
,在导轨间宽度
的矩形区域内,有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小
,一根质量
,电阻
的金属棒
静止在导轨上,现使另一根质量
,电阻也为
的金属棒
以初速度
从左端开始沿导轨滑动,穿过磁场区域后,与
发生弹性碰撞,两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求:
(1)金属棒
在第一次穿越磁场的过程中回路中感应电流的方向(从上向下看,是顺时针还是逆时针,写出结果即可);
(2)金属棒
在第一次穿越磁场的过程中流过金属棒
的电荷量
;
(3)金属棒
穿出磁场时的速度大小
;
(4)金属棒
在与金属棒
碰撞后瞬间的速度
。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2c94bb12cee76221e13f9ef955b0aab1.png)
(1)金属棒
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0a6936d370d6a238a608ca56f87198de.png)
(2)金属棒
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(3)金属棒
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f44c235d8b49207ad3f2d77dc5d6cf20.png)
(4)金属棒
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/581c04af30b490da1a50555f9c89125c.png)
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,间距为
、倾角为
的两根平行倾斜光滑导轨与间距相同的两根平行水平光滑导轨在
、
处平滑连接,导轨全部固定,其中
、
两段用绝缘材料制成,其余部分用电阻不计的金属材料制成。
两点间有一个电容为
的电容器,整个导轨区域存在竖直方向的磁感应强度为
的匀强磁场(图中未标注)将长度比导轨间距略大、质量均为
、电阻均为
的导体棒
和B静止置于导轨上,锁定导体棒B,给导体棒
施加一个在倾斜导轨平面内且垂直于导体棒
的外力
,使其沿倾斜导轨向下做初速度为0的匀加速直线运动。外力作用
时间,导体棒
恰好以
的速度运动至
处并进入水平导轨,此时撤去外力
,同时释放导体棒
。两根导体棒在到达
前发生弹性相碰,碰撞刚结束,马上移去导体棒
。整个过程中两根导体棒始终与导轨垂直,水平导轨右侧部分足够长。导体棒
初始所在位置离倾斜导轨末端
的距离
,试求:
(1)外力
作用期间,其大小随时间
的变化关系式;
(2)从释放导体棒
至发生弹性碰撞前,导体棒
上产生的焦耳热
;
(3)最终稳定时,电容器所带电量
。
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(1)外力
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(2)从释放导体棒
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(3)最终稳定时,电容器所带电量
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9aa8a716a31b0f51b70fdf9bdb257909.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/10/10/2826607465275392/2827706673963008/STEM/572666c1-3af6-41ed-ad40-981a8ce588b8.png?resizew=425)
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,相距L的光滑金属导轨,半径为R的
圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面,MNQP范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。金属棒ab和cd垂直导轨且接触良好,cd静止在磁场中,ab从圆弧导轨的顶端由静止释放,进入磁场后与cd没有接触。已知ab的质量为m、电阻为r,cd的质量为3m、电阻为r。金属导轨电阻不计且水平部分足够长。重力加速度为g。求:
(1)ab到达圆弧底端时对轨道的压力大小;
(2)ab刚进入磁场时,请指出cd棒中的电流方向;
(3)若cd离开磁场时的速度是此刻ab速度的一半,求:cd离开磁场瞬间,ab受到的安培力大小。
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(1)ab到达圆弧底端时对轨道的压力大小;
(2)ab刚进入磁场时,请指出cd棒中的电流方向;
(3)若cd离开磁场时的速度是此刻ab速度的一半,求:cd离开磁场瞬间,ab受到的安培力大小。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/7/14/1729814751952896/1788172626468864/STEM/395f1a73-6d75-4a13-9447-7b4b03e1b659.png?resizew=211)
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