當(dāng)前位置： 2021年湖北省新高考物理試卷（選擇性）> 試題詳情

如圖（a）所示，兩根不計電阻、間距為L的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌，豎直固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌上端串聯(lián)非線性電子元件Z和阻值為R的電阻。元件Z的U-I圖像如圖（b）所示，當(dāng)流過元件Z的電流大于或等于I₀時，電壓穩(wěn)定為U_m。質(zhì)量為m、不計電阻的金屬棒可沿導(dǎo)軌運(yùn)動，運(yùn)動中金屬棒始終水平且與導(dǎo)軌保持良好接觸。忽略空氣阻力及回路中的電流對原磁場的影響，重力加速度大小為g。為了方便計算，取I₀=
mg
4
BL
，U_m=
mg
R
2
BL
。以下計算結(jié)果只能選用m、g、B、L、R表示。
（1）閉合開關(guān)S，由靜止釋放金屬棒，求金屬棒下落的最大速度v₁；
（2）斷開開關(guān)S，由靜止釋放金屬棒，求金屬棒下落的最大速度v₂；
（3）先閉合開關(guān)S，由靜止釋放金屬棒，金屬棒達(dá)到最大速度后，再斷開開關(guān)S。忽略回路中電流突變的時間，求S斷開瞬間金屬棒的加速度大小a。

【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：1312引用：4難度：0.3

相似題

1．如圖所示，兩根相同的平行金屬直軌道豎直放置，上端用導(dǎo)線相連，下端固定在水平絕緣底座上．底座中央固定一根彈簧，金屬直桿ab通過金屬滑環(huán)套在軌道上．在MNPQ之間分布著垂直軌道面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨位置的變化規(guī)律為B=B₀
1
+
ky
（B₀和k為定值，y為磁場中任一位置到PQ的距離）．現(xiàn)用力壓桿ab使彈簧處于壓縮狀態(tài)，撤力后桿被彈起，脫離彈簧進(jìn)入磁場，穿過PQ后繼續(xù)上升，然后再返回磁場，并能從邊界MN穿出，此后不再進(jìn)入磁場．已知桿ab與軌道間的摩擦力恒等于桿重力的
5
13
倍；桿向上運(yùn)動，剛好穿過PQ時的速度是剛穿過MN時速度的一半，桿從PQ上升的最大高度（未超過上端導(dǎo)線）是磁場高度的n倍；桿向下運(yùn)動，一進(jìn)入磁場立即做勻速直線運(yùn)動．僅考慮軌道電阻且其單位長度的阻值是恒定的，B₀、k及重力加速度g均為已知量．求：
（1）桿向上穿過PQ時的速度v₁與返回PQ時的速度v₂之比；
（2）桿向上運(yùn)動剛進(jìn)入MN時的加速度大?。?br />（3）桿上、下兩次穿越磁場的過程中產(chǎn)生的電熱Q₁：Q₂；
（4）磁場上邊界PQ到水平導(dǎo)線的距離．
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：57引用：1難度：0.1
解析
2．如圖所示，由粗細(xì)均勻的電阻絲繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定于水平面上，導(dǎo)線框邊長ab=L，bc=2L，整個線框處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．導(dǎo)線框上各段導(dǎo)線的電阻與其長度成正比，已知該種電阻絲單位長度上的電阻為λ，λ的單位是Ω/m.今在導(dǎo)線框上擱置一個與ab邊平行地且與導(dǎo)線框接觸良好的金屬棒MN，MN的電阻為r,其材料與導(dǎo)線框的材料不同，如圖所示．金屬棒MN在外力作用下沿x軸正方向作速度為v的勻速運(yùn)動，在金屬棒從導(dǎo)線框最左端（該處x=0）運(yùn)動到導(dǎo)線框最右端的過程中：
（1）請寫出金屬棒中的感應(yīng)電流I隨x變化的函數(shù)關(guān)系式；
（2）試證明當(dāng)金屬棒運(yùn)動到bc段中點(diǎn)時，MN兩點(diǎn)間電壓最大，并請寫出最大電壓U_m的表達(dá)式；
（3）試求出在此過程中，金屬棒提供的最大電功率P_m；
（4）試討論在此過程中，導(dǎo)線框上消耗的電功率可能的變化情況．
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：39引用：4難度：0.1
解析
3．如圖所示，AB、AC為兩條水平光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌所在空間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)體棒GH放在導(dǎo)軌上，在水平向右的外力F作用下勻速運(yùn)動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒都有電阻，且單位長度的電阻相等，GH從圖示位置運(yùn)動到虛線位置的過程中，以下說法正確的是（　　）
A．回路中的電功率不變
B．回路中的感應(yīng)電動勢不變
C．回路中的感應(yīng)電流不變
D．導(dǎo)體棒GH所受的安培力不變
發(fā)布：2024/10/27 17:0:2組卷：28引用：1難度：0.7
解析

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