如图甲所示，空间存在竖直向下的磁感应强度为0.6 T的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的、处于同一水平面内的长直导轨（电阻不计），导轨间距为0.2 m，连在导轨一 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

题型：模拟题难度：来源：

如图甲所示，空间存在竖直向下的磁感应强度为0.6 T的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的、处于同一水平面内的长直导轨（电阻不计），导轨间距为0.2 m，连在导轨一端的电阻为R。导体棒ab的电阻为0.1 Ω，质量为0.3 kg，跨接在导轨上，与导轨间的动摩擦因数为0.1。从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是棒的速度-时间图像，其中OA段是直线，AC是曲线，DE是曲线图像的渐近线，小型电动机在10 s末达到额定功率，此后功率保持不变。(g取10 m/s²)求：
(1)在0～18 s内导体棒获得加速度的最大值；
(2)电阻R的阻值和小型电动机的额定功率；
(3)若已知0～10 s内R上产生的热量为3.1 J，则此过程中牵引力做的功为多少。

答案

解：(1)由图像可得10 s末的速度为v₁=4 m/s，t₁=10 s
导体棒在0～10 s内的加速度为最大值

(2)设小型电动机的额定功率为P_m在A点：E₁=BLv₁，

由牛顿第二定律得F₁-μmg-BI₁L=ma₁又P_m=F₁v₁当棒达到最大速度v_m=5 m/s时，E_m=BLv_m，

此时金属棒的平衡F₂-μmg-BI_mL=0
又P_m=F₂v_m联立解得P_m=2W，R=0.62Ω
(3)在0~10 s内t₁=10 s
通过的位移

由能量守恒得，此过程中牵引力做的功

代入数据解得W_F=12 J

核心考点

试题【如图甲所示，空间存在竖直向下的磁感应强度为0.6 T的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的、处于同一水平面内的长直导轨（电阻不计），导轨间距为0.2 m，连在导轨一】；主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]

举一反三

如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一处于纸面内的正方形导体框abcd，现将导体框分别向右以速度v和向左以速度3v匀速拉出磁场，则在这两个过程中

[ ]
A、导体框中的感应电流方向相反
B、安培力对导体框做功相同
C、导体框ad边两端电势差相同
D、通过导体框截面的电量相同

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两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好。重力加速度为g。求：
（1）ab杆匀速运动的速度v₁；
（2）ab杆所受拉力F；
（3）ab杆以v₁匀速运动时，cd杆以v₂（v₂已知）匀速运动，则在cd杆向下运动过程中，整个回路中产生的焦耳热。

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如图所示，宽为L=2m、足够长的金属导轨MN和M"N"放在倾角为θ=30°的斜面上，在N和N"之间连有一个1.6Ω的电阻R。在导轨上AA"处放置一根与导轨垂直、质量为m=0.8kg的金属滑杆，导轨和滑杆的电阻均不计。用轻绳通过定滑轮将电动小车与滑杆的中点相连，绳与滑杆的连线平行于斜面，开始时小车位于滑轮的正下方水平面上的P处（小车可视为质点），滑轮离小车的高度H=4.0m。在导轨的NN"和OO"所围的区域存在一个磁感应强度B=1.0T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场，此区域内滑杆和导轨间的动摩擦因数为μ=

，此区域外导轨是光滑的（取g =10m/s²）。求：
（1）若电动小车沿PS以v=1.2m/s的速度匀速前进时，滑杆经d=1m的位移由AA"滑到OO"位置，通过电阻R的电量q为多少？滑杆通过OO"位置时的速度大小为多少？
（2）若滑杆运动到OO"位置时绳子突然断了，设导轨足够长，求滑杆再次经过OO"位置时，所受到的安培力大小？若滑杆继续下滑到AA"后恰好做匀速直线运动，求从断绳到滑杆回到AA"位置过程中，电阻R上产生的热量Q为多少？

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如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，导轨电阻不计。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R。两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中R₂为一电阻箱，已知灯泡的电阻R_L＝4R，定值电阻R₁＝2R，调节电阻箱使R₂＝12R，重力加速度为g，闭合开关S，现将金属棒由静止释放，求：
（1）金属棒下滑的最大速度v_m；
（2）当金属棒下滑距离为s₀时速度恰好达到最大，则金属棒由静止开始下滑2s₀的过程中，整个电路产生的电热；
（3）改变电阻箱R₂的值，当R₂为何值时，金属棒达到匀速下滑时R₂消耗的功率最大。

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如图甲所示，表面绝缘、倾角θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25Ω的单匝矩形闭合金属框abcd，放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m。从t=0时刻开始，线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且没有机械能损失。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数μ=

/3，重力加速度g取10 m/s²。
（1）求线框受到的拉力F的大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v＝v₀-

（式中v₀为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小，x为线框ab边进入磁场后对磁场上边界的位移大小），求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。

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