高中物理二輪復(fù)習(xí)-專題16-電感感應(yīng)之導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運動問題-訓(xùn)練

專題16電感感應(yīng)之導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運動問題1．如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌AEC、AE'C'的左端接有阻值為R的定值電阻，間距為L，其中AE、A’E'固定于同一水平面（圖中未畫出）上且與豎直面內(nèi)的光滑圓弧形導(dǎo)軌EC、E’C’相切于E、E’兩點。正方形DEE’D'區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場。導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m，電阻為R、長度為L，ab棒在功率恒定、方向水平向右的推力作用下由靜止開始沿導(dǎo)軌運動，經(jīng)時間t后撒去推力，然后ab棒與另一根相同的導(dǎo)體棒cd發(fā)生碰撞并粘在一起，以速率v進入磁場，兩導(dǎo)體棒穿過磁場區(qū)域后，恰好能到達CC’處。重力加速度大小為g，導(dǎo)體棒運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌的電阻。求：（1）該推力的功率P；（2）兩導(dǎo)體棒通過磁場右邊界EE’時的速度大小v'；（3）圓弧形導(dǎo)軌的半徑r以及兩導(dǎo)體棒穿過磁場的過程中定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）；2．如圖所示，兩根足夠長的金屬光滑導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角，間距L=1.0m，導(dǎo)軌M、P兩端接有阻值R=4.0Ω的電阻，質(zhì)量m=0.20kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，金屬棒ab的電阻r=1.0Ω，導(dǎo)軌電阻均不計。整個裝置放在磁感應(yīng)強度B=2.0T的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上、金屬棒ab由靜止開始沿框架滑到剛開始勻速運動時，下滑的距離x=10m，取g=10m/s2。求：（1）金屬棒勻速運動時，金屬棒的速度大小v和兩端的電壓U；（2）導(dǎo)體棒從靜止開始下滑到剛開始勻速運動，這一過程中通過電阻R上的電荷量q和電路中產(chǎn)生的熱量Q?！敬鸢浮浚?）1.25m/s，2.0V；（2）4C，9.84J3．如圖所示，質(zhì)量M=0.3kg的U形光滑金屬框abcd靜置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直，且ab和dc邊足夠長，電阻不計，bc邊的長度l=1.0m，電阻R1=0.4Ω。質(zhì)量m=0.2kg的導(dǎo)體棒MN緊挨擋樁X、Y置于金屬框上，導(dǎo)體棒的電阻R2=0.1Ω。裝置始終處于分析豎直向下的磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行。求：（1）用水平恒力F=1N向右拉動金屬框，運動過程中，金屬框最終的穩(wěn)定速度大??；（2）對導(dǎo)體棒MN施加水平向左的瞬時沖量I=2N·s，導(dǎo)體棒從開始運動到穩(wěn)定運動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。【答案】（1）；（2）1.2J4．兩光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，右側(cè)導(dǎo)軌水平，左側(cè)導(dǎo)軌與水平面的夾角為37°，導(dǎo)軌間距m，勻強磁場均垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度大小均為T，導(dǎo)軌最右端連接電阻，一質(zhì)量kg、電阻的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，從某一位置處無初速釋放。已知棒與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計，導(dǎo)體棒到達HF前已勻速運動，棒由斜軌道進入水平軌道時的速度大小不變，水平導(dǎo)軌足夠長，，重力加速度。求：（1）導(dǎo)體棒沿斜導(dǎo)軌下滑的最大速度；（2）導(dǎo)體棒在水平導(dǎo)軌上滑動的距離?！敬鸢浮浚?）；（2）5．如圖所示，一平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角放置，導(dǎo)軌間的距離為L，在的上方區(qū)域內(nèi)存在與導(dǎo)軌平面垂直、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，導(dǎo)軌的下端接有阻值為R的電阻，在導(dǎo)軌的上端垂直于導(dǎo)軌放有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，另有一質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌，以大小為的速度沿導(dǎo)軌向上進入磁場區(qū)域，與導(dǎo)軌無摩擦，當(dāng)進入和離開磁場時，導(dǎo)體棒恰好保持靜止，兩導(dǎo)體棒一直沒有相撞。已知兩導(dǎo)體棒的長度均為L，電阻均為R，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計。求：（1）導(dǎo)體棒恰好不受摩擦力時，導(dǎo)體棒速度的大??；（2）若上滑過程中所用的時間為t，此過程通過R的電荷量q；（3）離開磁場時速度的大小。【答案】（1）；（2）；（3）6．如圖1所示，間距L=1m的足夠長傾斜導(dǎo)軌傾角，導(dǎo)軌頂端連一電阻，左側(cè)存在一面積S=0.6m2的圓形磁場區(qū)域B，磁場方向垂直于斜面向下，大小隨時間變化如圖2所示，右側(cè)存在著方向垂直于斜面向下的恒定磁場B1=1T，一長為L=1m，電阻r=1Ω的金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直放置，t=0至t=1s，金屬棒ab恰好能靜止在右側(cè)的導(dǎo)軌上，之后金屬棒ab開始沿導(dǎo)軌下滑，經(jīng)過足夠長的距離進入EF，且在進入EF前速度已經(jīng)穩(wěn)定，最后停止在導(dǎo)軌上。已知EF左側(cè)導(dǎo)軌均光滑，EF右側(cè)導(dǎo)軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)，取g=10m/s2，不計導(dǎo)軌電阻與其他阻力，sin37=0.6，cos37=0.8。求：（1）t=0至t=1s內(nèi)流過電阻的電流和金屬棒ab的質(zhì)量；（2）金屬棒ab進入EF時的速度大小；（3）金屬棒ab進入EF后通過電阻R的電荷量?！敬鸢浮浚?）；；（2）v=0.6m/s；（3）7．如圖所示，P、Q是兩根固定在水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為L，導(dǎo)軌足夠長且電阻可忽略不計。圖中EFGH矩形區(qū)域有一方向垂直導(dǎo)軌平面向上、感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。在時刻，兩均勻金屬棒a、b分別從磁場邊界EF、GH進入磁場，速度大小均為；時刻，流經(jīng)a棒的電流為0，此時b棒仍位于磁場區(qū)域內(nèi)。已知金屬棒a、b的質(zhì)量分別為2m和m，電阻分別為R和2R。在運動過程中兩金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，a、b棒沒有相碰，求：（1）時刻a棒加速度大??；（2）時間內(nèi)，a棒產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）；（2）8．如圖所示，足夠長、間距為L的平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、de構(gòu)成傾角為θ的斜面，上端接有阻值為R的定值電阻，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌bc、ef處于同一水平面內(nèi)，傾斜導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌在b、e處平滑連接，且b、e處裝有感應(yīng)開關(guān)。傾斜導(dǎo)軌處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，水平導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小均為B。距離b足夠遠處接有未閉合的開關(guān)S，在開關(guān)S右側(cè)垂直導(dǎo)軌放置導(dǎo)體棒N，在傾斜導(dǎo)軌上距b、e足夠遠的位置放置導(dǎo)體棒M，現(xiàn)將導(dǎo)體棒M由靜止釋放，當(dāng)導(dǎo)體棒M通過b、e處后瞬間感應(yīng)開關(guān)自動斷開。已知導(dǎo)體棒M的質(zhì)量為m，電阻為R，導(dǎo)體棒N的質(zhì)量為2m，電阻為2R，兩導(dǎo)體棒運動過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好且與導(dǎo)軌垂直，重力加速度為g，不計導(dǎo)軌電阻及空氣阻力。（1）保持開關(guān)S斷開，求導(dǎo)體棒M通過感應(yīng)開關(guān)前瞬間的速度大??；（2）若固定導(dǎo)體棒N，導(dǎo)體棒M通過感應(yīng)開關(guān)后瞬間閉合開關(guān)S，求導(dǎo)體棒M在水平導(dǎo)軌上運動的位移；（3）若不固定導(dǎo)體棒N，導(dǎo)體棒M通過感應(yīng)開關(guān)后瞬間閉合開關(guān)S，求導(dǎo)體棒N上產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）9．如圖所示，單匝線圈處于均勻減小的磁場中，磁通量變化率為k=3Wb/s，線圈電阻為R=1Ω，線圈通過開關(guān)導(dǎo)線與兩根足夠長的平行光滑水平金屬軌道相連，軌道寬為L=1m，圖中虛線右側(cè)存在垂直軌道向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1T，軌道上靜止放置有兩根相同金屬棒MN和PQ，質(zhì)量均為m=0.1kg，電阻均為R=1Ω，其中MN在磁場外，PQ在磁場內(nèi)且距離磁場虛線邊界d0=lm，兩部分磁場不會相互影響。不計連接線圈的電線和水平軌道的電阻，求∶（1）開關(guān)閉合瞬間，PQ棒的加速度。（2）斷開開關(guān)，給MN一個向右的初速度v0=4m/s，求最終穩(wěn)定時兩