如图所示,MNP和
是两个完全相同的平行金属导轨,均由光滑的倾斜导轨和粗糙的水平导轨组成,倾斜导轨和水平导轨在N和
由一段小圆弧相连接,倾斜导轨的倾角
,两导轨之间的距离
,M和
之间有一个阻值
的电阻,
区域内有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,
离水平地面的高度
。在倾斜导轨上有一个质量
的金属棒,其阻值
,从距离水平导轨高度
的位置由静止释放,经过
时速度为
(大小未知),进入水平导轨后其速度v和在水平导轨上的位移x的关系为
,经过一段时间金属棒从
离开导轨做平抛运动,落地点距
的水平距离
,金属棒与水平导轨间的动摩擦因数
,重力加速度
,不计空气阻力与导轨电阻。求:
(1)金属棒到达
时的速度
;
(2)水平导轨的长度d的大小。
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(1)金属棒到达
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(2)水平导轨的长度d的大小。
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(已下线)2020届高三清北冲刺突击全国卷I理综模拟试卷(一)
更新时间:2020-04-09 23:30:01
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【知识点】 电磁感应与电路的综合问题解读
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,两条平行金属导轨的间距为L,倾斜部分与水平面的夹角为
,水平部分足够长,两部分平滑相连。倾斜导轨下端接有一平行板电容器,电容为C。两部分导轨均处于匀强磁场中,方向垂直于导轨平面,磁感应强度大小分别为
和B。在倾斜导轨下端放置一质量为m的金属棒,用平行于导轨方向的恒力F拉动,使其沿导轨由静止开始加速上滑。当金属棒上滑d后无动能损失进入水平轨道同时撤去恒力F。然后进入竖直向下的匀强磁场。已知金属棒在滑动过程中始终与导轨垂直且接触良好,电容器能正常工作。重力加速度为g,不计所有电阻和摩擦阻力。求:
(1)金属棒在倾斜导轨上滑动的过程中,电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;
(2)金属棒在倾斜轨道上的加速度大小;
(3)金属棒进入水平轨道后的最终速度。
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(1)金属棒在倾斜导轨上滑动的过程中,电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;
(2)金属棒在倾斜轨道上的加速度大小;
(3)金属棒进入水平轨道后的最终速度。
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,半径为d圆心为O的金属圆环固定在竖直平面内,电阻不计长为d的金属棒OA与环接触良好并能随手柄一起转动,金属圆环所在处有垂直环平面的水平向右磁感应强度大小为B1的匀强磁场。两条间距为L的足够长平行金属导轨MM′、NN′处于同一水平面内,左端分别与环和O点相连接。边界PQ左侧有方向竖直向下磁感应强度大小为B2的匀强磁场,长为L质量为m的金属杆a垂直于导轨置于磁场中。边界PQ右侧有长为2L的光滑区,边长为L质量为3m的质量分布均匀的正方形金属框EFGH置于导轨上,FG边恰好处于光滑区的右边界处。已知杆a电阻为R,金属框EFGH只有FG、EH边计电阻且均为2R,电路接触良好,所有其余部分均不计电阻。杆a和金属框与导轨间动摩擦因数均为,但与光滑区的阻力不计(设最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等)。手摇柄使棒OA转速加大,某时刻杆a开始向右加速,当杆a越过PQ后棒OA立即停止转动,此后杆a与金属框发生碰撞并以碰前一半速率反弹,最终杆a与金属框同时停下,金属框恰好向前运动L停在粗糙区。不考虑框架中的电流产生的磁场影响。求
(1)金属杆a刚开始运动时手柄的角速度大小;
(2)金属杆a与金属框碰撞前的速率;
(3)若已知金属框和杆a碰后的运动时间为
,求杆a停下的位置与PQ之间的距离。(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F所做的功)
(1)金属杆a刚开始运动时手柄的角速度大小;
(2)金属杆a与金属框碰撞前的速率;
(3)若已知金属框和杆a碰后的运动时间为
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较难
(0.4)
【推荐3】如图甲所示,竖直平面内正方形线框IJKT通过极小的开口PQ用导线与电阻器R、平行金属板AB相连,PIJKTQ间的电阻值与电阻器R的阻值相等,AB板上下间距d=20m。在正方形线框内有一圆形匀强磁场区,面积S=10m2,磁感强度的方向垂直向里、大小为Bt(Bt为磁感强度B随时间t变化的函数)。t=0s时刻在AB板的中间位置P静止释放一个质量为m=1kg、电量为q=+1C的小球(可视为质点)。已知重力加速度g=10m/s2;不计变化磁场在PQ右侧产生的电动势;不计导线的电阻。
⑴如果Bt=bt(T)(t≥0s),b为定值。静止释放小球后,小球一直处于静止,求b值。
⑵如果0s≤t≤1s:Bt=56t(T);t>1s:Bt=0(T)。静止释放小球后,经多长时间小球落到B板上。
⑶如果Bt按如图乙所示的方式变化(已知各段图像相互平行,第一段图像的最高点的坐标为:(1s、80T)。静止释放小球后,小球向上或向下运动过程中加速度方向只变化1次,且小球恰好不与A、B板碰撞。求图乙中的Bm和tn。
⑴如果Bt=bt(T)(t≥0s),b为定值。静止释放小球后,小球一直处于静止,求b值。
⑵如果0s≤t≤1s:Bt=56t(T);t>1s:Bt=0(T)。静止释放小球后,经多长时间小球落到B板上。
⑶如果Bt按如图乙所示的方式变化(已知各段图像相互平行,第一段图像的最高点的坐标为:(1s、80T)。静止释放小球后,小球向上或向下运动过程中加速度方向只变化1次,且小球恰好不与A、B板碰撞。求图乙中的Bm和tn。
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