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1. 如图所示,足够长的两平行光滑金属导轨间的距离
L
, 导轨所在平面与水平面夹角为
。空间存在磁感应强度为
B
、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。垂直导轨放置的一质量
m
的金属棒
由一劲度系数为
k
的轻弹簧连在导轨上端,金属棒由静止释放时弹簧处于原长,下行
x
时导体棒速度最大。已知金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,金属棒电阻为
R
, 导轨电阻不计,重力加速度为
g
。则下列说法正确的是( )
A.
向下运动时通过金属棒
的电流方向从
a
到
b
B.
金属棒运动过程中的最大速度为
C.
金属棒速度最大时弹簧的弹性势能为
D.
从释放金属棒到最后稳定过程中,回路中产生的焦耳热为
【考点】
导体切割磁感线时的感应电动势; 电磁感应中的能量类问题;
【答案】
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多选题
普通
能力提升
变式训练
拓展培优
换一批
1. 某电磁缓冲装置如图所示,两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内,导轨左端与一阻值为 R 的定值电阻相连,导轨 BC 段与B
1
C
1
段粗糙,其余部分光滑, AA
1
右侧处于竖直向下的匀强磁场中,一质量为 m 的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度v
0
沿导轨向右经过 AA
1
进入磁场,最终恰好停在CC
1
处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为 R,与粗糙导轨间的摩擦因数为µ, AB =BC =d 。导轨电阻不计,重力加速度为 g,下列说法正确的是( )
A.
金属杆经过BB
1
的速度为
B.
在整个过程中,定值电阻R产生的热量为
C.
金属杆经过AA
1
B
1
B与BB
1
C
1
C区域,金属杆所受安培力的冲量相同
D.
若将金属杆的初速度加倍,则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍
多选题
普通
2. 磁悬浮列车是高速低耗交通工具,如图(a)所示,它的驱动系统简化为如图(b)所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L。匝数为N。总电阻为R;水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度v匀速向右移动时,可驱动停在轨道上的列车,则( )
A.
图示时刻线框中感应电流沿逆时针方向
B.
列车运动的方向与磁场移动的方向相同
C.
列车速度为v'时线框中的感应电动势大小为
D.
列车速度为v'时线框受到的安培力大小为
多选题
困难
3. 如图所示,两条足够长光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨间的距离为L,垂直于导轨的虚线MN右侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量均为m、电阻均为R、长度均为L的导体棒a和b放在MN左侧的导轨上,先给导体棒a一个大小为
水平向右的初速度,导体棒a进入磁场后运动至停下,再给导体棒b一个与a相同的初速度,两导体棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好且未相碰,则下列说法正确的是( )
A.
只有导体棒a在磁场中运动时,a在磁场中运动时的最大加速度为
B.
只有导体棒a在磁场中运动时,a在磁场中运动的最大距离为
C.
导体棒b进入磁场后,通过导体棒b的总电量为
D.
导体棒b进入磁场后,a、b间的最小距离为
多选题
困难
1. 如图所示,一根质量为
M
、长为
L
的铜管放置在水平桌面上,现让一块质量为
m
、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落,强磁铁在下落过程中不与铜管接触,在此过程中( )
A.
桌面对铜管的支持力一直为
Mg
B.
铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C.
铜管中没有感应电流
D.
强磁铁下落到桌面的时间
单选题
普通
2. 1831年,法拉第发明了第一台发电机,示意图如下。半径为
的铜盘安装在金属轴上,其边缘置于一个磁铁两极之间的狭缝里,铜盘边缘与轴通过导线与检流计连接。铜盘以周期
匀速旋转,检流计中有电流通过。已知狭缝沿半径方向的长度为
, 狭缝间为匀强磁场,磁感应强度为
, 忽略狭缝之外的磁场,下列说法正确的是( )
A.
检流计中电流方向从
向
B.
若铜盘旋转方向和磁场方向同时反向,则检流计中电流方向也反向
C.
铜盘产生的电动势为
D.
铜盘产生的电动势为
单选题
普通
3. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻,质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v
0
开始运动,最终停在导体框上。在此过程中 ( )
A.
导体棒做匀减速直线运动
B.
导体棒中感应电流的方向为
C.
电阻R消耗的总电能为
D.
导体棒克服安培力做的总功小于
单选题
普通
1. 如图1所示,倾角为
的斜面上平行放置两根足够长金属导轨,间距为
, 导轨下端接一阻值为
的定值电阻,一质量为
的金属杆垂直放在导轨上,通过一根不可伸长的绝缘细绳跨过光滑定滑轮与质量为
的重物连接,整个空间有垂直于斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小
. 已知金属杆与导轨间的动摩擦因数为
, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,除R外,其余电阻不计,
, g取
。现由静止释放重物,求:
(1)
刚释放重物的瞬间,金属杆的加速度大小;
(2)
金属杆的最大速度和达到最大速度后电阻R消耗的电功率;
(3)
若将定值电阻换成电容为C的电容器,如图2所示,电容器初始不带电,重新由静止释放重物,金属杆向上运动的加速度是否恒定?若恒定,请证明并求出加速度的表达式;若不恒定,也请证明。
解答题
困难
2. 如图甲所示,电阻
, 平行于斜面底边CD的导体棒AB电阻
, 放在倾角
足够长的光滑平行导轨上,导体棒AB的长度等于导轨宽度为
, PQCD区域内有垂直于导轨的匀强磁场,该区域面积
, 匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒AB在
时由静止释放,在
时进入磁场区域,并恰好做匀速直线运动,重力加速度g取
,
, 不计空气阻力,求:
(1)
导体棒AB释放处与PQ的距离以及导体棒AB进入磁场时的感应电动势;
(2)
在前1.5s内电路中产生的内能。
解答题
普通
3. 如图所示,水平面上固定一半径r=1.0m的光滑金属圆环和两条平行光滑金属导轨,一根长为2r、阻值R=1.0Ω的均匀金属棒ac沿半径放置在光滑金属圆环上(b为ac棒中点),一端固定在过圆心的竖直导电转轴上;平行导轨间距l=1.0m,两导轨通过导线及开关S分别与金属圆环及竖直导电转轴连接,导轨左端接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,垂直导轨放置着长也为l、质量m=1.0kg、阻值R=1.0Ω的金属棒de,整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中。现固定金属棒de,闭合开关S,使金属棒ac以角速度ω=6.0rad/s顺时针匀速转动。导轨及金属圆环电阻均不计。
(1)
求金属棒ac两端的电势差;
(2)
若金属棒de可自由移动,闭合开关S,求金属棒de匀速运动时的速度大小;
(3)
若金属棒de可自由移动,闭合开关S,当金属棒de匀速运动后断开开关S,求断开开关S后金属棒de继续运动的距离。
解答题
困难