當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年天津二十五中高三（上）期末物理試卷> 試題詳情

如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R=2Ω的定值電阻，下端開口，軌道間距L=1m,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，質(zhì)量m=1kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r=2Ω，電路中其余電阻不計(jì)，金屬棒ab由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)始終垂直于導(dǎo)軌，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)空氣阻力影響，已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，sin37°=0.6，cos370=0.8，取g=10m/s²。
（1）求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)的最大速度v_m；
（2）求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中，電阻R上的最大電功率P_m；
（3）若從金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到最大速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為2J，求該過程的所經(jīng)歷的時(shí)間。

【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的電路類問題；用焦耳定律計(jì)算電熱；電功和電功率的計(jì)算；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式；動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用；用能量守恒定律解決實(shí)際問題．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：182引用：1難度：0.4

相似題

1．一款健身車如圖甲所示，圖乙是其主要結(jié)構(gòu)部件，金屬飛輪A和金屬前輪C可繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，飛輪A和前輪C之間有金屬輻條，輻條長(zhǎng)度等于飛輪A和前輪C的半徑之差。腳踏輪B和飛輪A通過鏈條傳動(dòng)，從而帶動(dòng)前輪C在原位置轉(zhuǎn)動(dòng)，在室內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)健身。已知飛輪A的半徑為R_A，腳踏輪B的半徑為R_B，前輪C的半徑為R_C，整個(gè)前輪C都處在方向垂直輪面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將阻值為R的電阻的a端用導(dǎo)線連接在飛輪A上，b端用導(dǎo)線連接前輪C邊緣。健身者腳蹬腳踏輪B使其以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程不打滑，電路中其他電阻忽略不計(jì)，下列說法正確的是（　?。?br />
A．電阻a端的電勢(shì)高于b端的電勢(shì)
B．前輪C轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為
R
B
R
A
ω
C．輻條兩端的電壓為
B
ω
R
B
（
R
2
C
-
R
2
A
）
2
R
A
D．電阻R的熱功率與ω成正比
發(fā)布：2024/11/12 14:0:2組卷：38引用：2難度：0.6
解析

2．如圖所示，導(dǎo)體棒ab垂直放在水平面內(nèi)兩根平行固定導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌右端與理想變壓器原線圈A相連，線圈C接圖示電路，線圈A與線圈C的匝數(shù)比n₁：n₂=1：5，不計(jì)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌的電阻，兩導(dǎo)軌間距為20cm；磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.2T，方向豎直向上。R₁=5Ω，R₂=10Ω，滑動(dòng)變阻器R'（阻值0～20Ω），V為理想交流電壓表。導(dǎo)體棒在外力作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間變化關(guān)系符合
v
=
20
2
sin
50
πt
（
m
/
s
）
。以下說法正確的是（　　）

A．電壓表示數(shù)為

B．滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)變壓器輸入功率減小

C．滑動(dòng)變阻器滑片滑到正中間位置，在1min內(nèi)外力對(duì)導(dǎo)體棒做的功為96J

D．導(dǎo)體棒的最大速度變?yōu)?div dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math">

，則變壓器的輸出功率也變?yōu)樵瓉淼囊话?/label>

發(fā)布：2024/11/10 19:30:1組卷：27引用：1難度：0.6

解析

3．現(xiàn)在市場(chǎng)上很流行一種手壓式自發(fā)電手電筒，如圖1所示。此手電筒是應(yīng)用了法拉第電磁感應(yīng)原理，用手按壓手柄，使內(nèi)置線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。圖2是手電筒的內(nèi)部電路簡(jiǎn)化圖，三個(gè)一樣的小燈泡，電阻均為R，定值電阻為R，發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，N和S是一對(duì)形狀對(duì)稱的圓弧形磁鐵，K，P，M，Q是磁鐵的四個(gè)尖端，o是圓心，∠KOP=120°，∠KOM=60°，中心位置放置一個(gè)軟鐵柱，可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，中心軸線過圓心o,在軟鐵柱上繞有n匝輕質(zhì)線圈abcd,電阻為
2
R
3
，其中ab=cd=L₁，ad=bc=L₂，o為ab的中點(diǎn)，ad和bc所在的區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈初始位置與MOP重合。
現(xiàn)把發(fā)電過程簡(jiǎn)化如下：手握手電筒，按下去，線圈如圖3所示，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過60°角的加速后以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過300°，然后線圈減速轉(zhuǎn)過60°角后停止，手釋放，線圈轉(zhuǎn)回來，經(jīng)過60°角的加速后以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過300°，然后線圈減速轉(zhuǎn)過60°角后停止。不計(jì)阻力，以圖3作為參考。
（1）線圈在順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流方向（寫“abcda”或“adcba”）；
（2）以線圈剛勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，畫出小燈泡兩端電壓U隨時(shí)間t的變化圖象，并標(biāo)出關(guān)鍵數(shù)據(jù)（以“abcda”為正方向）；
（3）以線圈剛勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過
4
π
3
ω
的時(shí)間，一個(gè)小燈泡消耗的能量是多少？
發(fā)布：2024/11/13 8:0:1組卷：81引用：2難度：0.1
解析

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