如图所示,在竖直平面内有一上下边界均水平,垂直线框所在平面的匀强磁场,磁感应强度
。正方形单匝金属线框在磁场上方
处,质量为
,边长为
,总阻值为
。现将线框由静止释放,下落过程中线框
边始终与磁场边界平行,
边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度均为
,不计空气阻力,重力加速度取
。求
(1)
边刚进入磁场时,克服安培力做功的功率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2423a10d651c9c84eb9ba24530cbb607.png)
(2)匀强磁场区域的高度H。
(3)线框通过整个磁场区域所用时间t。
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(1)
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(2)匀强磁场区域的高度H。
(3)线框通过整个磁场区域所用时间t。
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21-22高二下·湖北荆州·阶段练习 查看更多[4]
湖北省荆州市公安县第三中学2021-2022学年高二下学期6月物理试题(已下线)湖北省各地2020-2021学年高二下学期期末物理试题分类选编:解答题北京市第五十七中学2021-2022学年高二下学期期末1+3物理试题河南省信阳高级中学2022-2023学年高二下学期开学考试物理试题
更新时间:2022-06-14 21:38:00
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行,由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,减少了摩擦力,因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况,制作了总质量
kg的列车模型,如图甲所示,该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd,线框的总电阻
Ω,用两根足够长、水平固定、间距
m(和矩形线框的边长ab相等)的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨,导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场,相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为
T,每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等,如图乙所示(图乙中只画出矩形线框)。将列车放置于车轨上,当匀强磁场以速度
向右匀速运动时,列车因受到磁场力而运动起来,运动过程中受到的阻力恒为
N。
(1)求列车加速时的最大加速度
;
(2)求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P;
(3)若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时,在
时列车才开始运动,
之后线框中的电流保持不变,在
时磁场突然静止,
时列车才静止,求列车的制动距离d。
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(1)求列车加速时的最大加速度
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(2)求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P;
(3)若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时,在
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,固定平行光滑金属导轨与水平面的夹角均为α,导轨间距为L,电阻不计且足够长,导轨上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d的正方形导线框连在一起组成固定装置,总质量为m,导体棒中通以大小恒为I的电流。现将整个装置置于导轨上,线框下边与PQ重合,由静止释放后装置沿斜面下滑,导体棒运动到MN处恰好第一次开始返回,经过若干次往返后,最终装置在斜面上做周期不变的往复运动。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE机、导体棒中产生的热量Q棒及导线框中产生的热量Q框;
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm;
(4)若已知装置最终在斜面上做稳定的往复运动的周期为T,请画出装置从最高点开始的一个运动周期内的v-t图像。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE机、导体棒中产生的热量Q棒及导线框中产生的热量Q框;
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm;
(4)若已知装置最终在斜面上做稳定的往复运动的周期为T,请画出装置从最高点开始的一个运动周期内的v-t图像。
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较难
(0.4)
【推荐3】如图所示,质量为m的足够长的“[”金属导轨abcd放在倾角为θ的光滑绝缘斜面上,bc段电阻为R,其余段电阻不计.另一电阻为R、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PbcQ构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于斜面的光滑立柱.导轨bc段长为L,以ef为界,其左侧匀强磁场垂直斜面向上,右侧匀强磁场方向沿斜面向上,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一沿斜面方向的作用力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动,加速度为a.
(2)求在电流随时间均匀增大的时间内棒PQ横截面内通过的电量q和导轨机械能的变化量△E.
(3)请在F-t图上定性地画出电流随时间均匀增大的过程中作用力F随时间t变化的可能关系图,并写出相应的条件.(以沿斜面向下为正方向)
(2)求在电流随时间均匀增大的时间内棒PQ横截面内通过的电量q和导轨机械能的变化量△E.
(3)请在F-t图上定性地画出电流随时间均匀增大的过程中作用力F随时间t变化的可能关系图,并写出相应的条件.(以沿斜面向下为正方向)
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(0.4)
名校
【推荐1】如图(a)所示,两条平行光滑金属导轨固定在间距L=1m、倾角θ=53°的斜面上。边界MN下方有多个连续长度均为L=1m,磁感应强度大小相等、方向垂直于斜面的匀强磁场,相邻磁场方向相反。将一质量m=1kg,边长L=1m,总电阻R=1Ω的正方形金属线框abcd置于导轨上,cd边与边界MN重合。线框在随时间变化图像如图(b)所示的外力F作用下做初速度为0的匀加速直线运动,当cd边刚进入第二个磁场时立即撤掉外力F。线框与导轨接触良好,不计导轨、导线内阻,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2.则:
(1)线框在第一个磁场中运动的加速度大小及匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)线框cd边进入第二个磁场撤掉外力F瞬间加速度的大小和方向;
(3)若线框从进入第二个磁场到最终达到稳定状态的过程中,通过线框回路电荷量的绝对值之和为5C,则在此过程中线框产生的热量是多少?
(1)线框在第一个磁场中运动的加速度大小及匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)线框cd边进入第二个磁场撤掉外力F瞬间加速度的大小和方向;
(3)若线框从进入第二个磁场到最终达到稳定状态的过程中,通过线框回路电荷量的绝对值之和为5C,则在此过程中线框产生的热量是多少?
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/8/19/2530991110864896/2531070589886464/STEM/6c2023c1-1860-4c62-9a72-cb9935d24f1b.png?resizew=409)
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,一正方形线圈从某一高度自由下落,恰好匀速进入其下方的匀强磁场区域.已知正方形线圈质量为m,边长为L,电阻为R,匀强磁场的磁感应强度为B,高度为2L,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/3/18/1575573704548352/1575573740781568/STEM/3c612ad2-68eb-4e24-b5ee-bedc92c01579.png?resizew=142)
(1)线圈进入磁场时回路产生的感应电流I1的大小和方向;
(2)线圈离开磁场过程中通过横截面的电荷量q;
(3)线圈下边缘刚离开磁场时线圈的速度v的大小.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/3/18/1575573704548352/1575573740781568/STEM/3c612ad2-68eb-4e24-b5ee-bedc92c01579.png?resizew=142)
(1)线圈进入磁场时回路产生的感应电流I1的大小和方向;
(2)线圈离开磁场过程中通过横截面的电荷量q;
(3)线圈下边缘刚离开磁场时线圈的速度v的大小.
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,两条光滑的绝缘导轨,导轨的水平部分足够长,与倾斜部分平滑连接,两导轨间距L=20cm。导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°,其中有一段匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直于斜面向上,磁感应强度B=1T,磁场下边界离水平轨道的高度h=1m。在水平部分导轨间依次分布着长度均为L,方向竖直的匀强磁场区域,磁感应强度分别为
和
,且
、
的大小也为1T。现有一质量m=0.02kg、电阻R=1Ω、边长为L的单匝正方形金属框,在倾斜导轨上某高度处静止释放,金属框恰好能匀速的穿出磁场abcd,此后金属框在水平导轨上滑行一段时间后进入水平磁场区域,最终金属框静止。重力加速度
,感应电流的磁场忽略不计,
,
。提示:金属框的重心在其几何中心。求:
(1)金属框穿出磁场abcd时的速度;
(2)在水平导轨上运动过程中金属框内产生的热量;
(3)若高度h可变,金属框恰能通过n个完整磁场区域,试写出n与高度h的关系式。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/62b42d48b79b7f026e2909d21b4e1ddc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5efb309e3a38635f2b8d82777854bd7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87dc2477d8ad9adf4d690e10557d665d.png)
(1)金属框穿出磁场abcd时的速度;
(2)在水平导轨上运动过程中金属框内产生的热量;
(3)若高度h可变,金属框恰能通过n个完整磁场区域,试写出n与高度h的关系式。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/23/0b1152ed-1659-4c06-b7d0-d59b46b83782.png?resizew=322)
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