上海高考物理二模电磁场大题集锦Word文件下载.doc
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导轨右端O、O′连接着与水平面成30°
的光滑平行导轨OD、O′D′,OC与OD、O′C′与O′D′分别位于同一竖直平面内,OO′垂直于OC、O′C′。
倾斜导轨间存在一匀强磁场,磁场方向垂直于导轨向上,磁感应强度B2=1T。
两根与倾斜导轨垂直的金属杆M、N被固定在导轨上,M、N的质量均为m=1kg,电阻均为R=0.5Ω,杆与水平导轨间的动摩擦因数为m=0.4。
现将M杆从距OO′边界x=10m处静止释放,已知M杆到达OO′边界前已开始做匀速运动。
当M杆一到达OO′边界时,使N杆在一平行导轨向下的外力F作用下,开始做加速度为a=6m/s2的匀加速运动。
导轨电阻不计,g取10m/s2。
(1)求M杆下滑过程中,M杆产生的焦耳热Q;
(2)求N杆下滑过程中,外力F与时间t的函数关系;
(3)已知M杆停止时,N杆仍在斜面上,求N杆运动的位移s;
(4)已知M杆进入水平轨道直到停止的过程中,外力F对N杆所做的功为15J,求这一过程中系统产生的总热量Q总。
1.(14分)(浦东)如图(a),平行长直导轨MN、PQ水平放置,两导轨间距L=0.5m,导轨左端MP间接有一阻值为R=0.2Ω的定值电阻,导体棒ab质量m=0.1kg,与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,导体棒垂直于导轨放在距离左端d=1.0m处,导轨和导体棒电阻均忽略不计。
整个装置处在范围足够大的匀强磁场中,t=0时刻,磁场方向竖直向下,此后,磁感应强度B随时间t的变化如图(b)所示,不计感应电流磁场的影响。
当t=3s时,突然使ab棒获得向右的速度v0=8m/s,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F,保持ab棒具有大小为恒为a=4m/s2、方向向左的加速度,取g=10m/s2。
(1)求前3s内电路中感应电流的大小和方向;
(2)求前3s内ab棒所受的摩擦力随时间变化的关系式;
(3)求ab棒的位移s1=3.5m时外力F;
(4)从t=0时刻开始,当通过电阻R的电量q=2.25C时,ab棒正在向右运动,此时撤去外力F,此后ab棒又运动了s2=6.05m后静止。
求撤去外力F后电阻R上产生的热量Q。
M
N
P
Q
a
b
L
d
图(a)
B
R
图(b)
B/T
t/s
O
0.2
0.1
-0.1
1.0
2.0
3.0
33、(14分)(崇明)如图,足够长的两平行金属导轨,间距m,导轨平面与水平面成角,定值电阻W.导轨上停放着一质量kg、电阻W的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.导轨与金属杆间的摩擦系数.现用一垂直于金属杆CD的外力,沿导轨斜面方向向上拉杆,使之由静止开始沿导轨向上做加速度为m/s2的匀加速直线运动,并开始计时(,)
C
D
r
θ
(1)推导外力随时间t的变化关系;
(2)在s时电阻R上消耗功率和2秒内通过电阻的电量;
(3)若s末撤销拉力,求电阻R上功率稳定后的功率大小.
长宁区与嘉定区
4L
32.(14分)如图所示,在水平面上有两条长度均为4L、间距为L的平行长直轨道,处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B.横置于轨道上长为L的滑杆向右运动,轨道与滑杆单位长度的电阻均为,两者无摩擦且接触良好.轨道两侧分别连接理想电压表和电流表.
(1)在图上用箭头标出各段电路中电流的流向.
(2)若滑杆质量为m,现用大小为F的水平恒力拉着滑杆从轨道最左侧由静止开始运动,当到达轨道中间时电压表示数为U,则此过程中回路产生多少热量?
(3)若将滑杆从轨道最左侧匀速移动到最右侧,经历的时间为t,此过程中两电表读数的乘积反映了什么物理含义?
其乘积的最大值为多大?
33.(14分)如图所示,质量为m的小物块放在长直水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上.t=0时刻,圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,转动中角速度满足ω=β1t(β1为已知常数),物块和地面之间动摩擦因数为μ.求:
(1)物块做何种运动?
请说明理由.
(2)物块运动中受到的拉力.
(3)从开始运动至t=t1时刻,电动机做了多少功?
(4)若当圆筒角速度达到ω0时,使其减速转动,并以此时刻为t=0,且角速度满足ω=ω0-β2t(式中ω0、β2均为已知),则减速多长时间后小物块停止运动?
33.(14分)(静安区)如图甲所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上,导轨间距L=0.6m,两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表,电阻r=2Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处;
右端用导线连接电阻R2,已知R1=2Ω,R2=1Ω,导轨及导线电阻均不计。
在矩形区域CDEF内有竖直向上的磁场,CE=0.2m,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。
在t=0时刻开始,对金属棒施加一水平向右的恒力F,从金属棒开始运动直到离开磁场区域的整个过程中电压表的示数保持不变。
求:
(1)t=0.1s时电压表的示数;
(2)恒力F的大小;
(3)从t=0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q;
(4)求整个运动过程中通过电阻R2的电量q
33.(14分)(奉贤)如图所示,两根相距为d的足够长的光滑平行金属导轨位于xoy竖直面内,一端接有阻值为R的电阻。
在y>
0的一侧存在沿x轴均匀的垂直纸面的磁场,沿y轴大小。
一质量为m的阻值为r的金属直杆与金属导轨垂直,在导轨上滑动时接触良好,当t=0时位于y=0处,速度为v0,方向沿y轴的正方向。
在运动过程中,有一大小可调节的外力F作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定,大小为a,方向沿y轴的负方向。
设导轨电阻忽略不计,空气阻力不计,重力加速度为g。
问:
(1)该回路中的感应电流持续的时间多长?
(2)当金属杆的速度大小为v0/2时,回路中的感应电动势为多大?
(3)在何时感应电流最大?
最大值为多少?
(4)请写出施加于金属杆上的外力F和时间t的关系式。
c1
d1
d2
c2
b2
a2
b1
a1
T
力传感器
(a)
1.(黄浦)图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在垂直于导轨所在平面(纸面)的匀强磁场中。
导轨的a1b1、a2b2、c1d1、c2d2段均竖直。
MN、PQ分别为两根金属细杆,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触,MN通过一细线悬挂在力传感器下,t=0时PQ在竖直向上的外力T作用下从图(a)中所示位置由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动,力传感器记录的力随时间变化的图像如图(b)所示。
已知匀强磁场的磁感强度为B=1T,a1b1与a2b2间距离为L1=0.5m,PQ的质量为m2=0.01kg,MN的电阻为R=5Ω,PQ及回路中其它部分的电阻不计,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)金属杆PQ运动的加速度a;
(2)c1d1与c2d2间的距离L2;
(3)0~1.0s内通过MN的电量q;
0.3
F/N
0.5
(b)
(4)t=0.8s时,外力T的功率PT。
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