三维设计 高考物理 专题四 特色专题 解答题专攻（三） 特色专题专练

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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2013宁波模拟)如图 1 所示，两平行导轨间距 Lm，足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角 30，垂直斜面方向向上的磁场的磁感应强度 B，水平部分没有磁场。 金属棒 量 m阻 r，运动中与导轨有良好接触，并且垂直于导轨，电阻 R，其余电阻不计，当金属棒从斜面上离地高 h1.0 m 以上任何地方由静止释放后， 在水平面上滑行的最大距离 m。 (取 g10 m/s 2)求：(1)棒在斜面上的最大速度；(2)水平面的动摩擦因数；(3)从高度 h1.0 m 处滑下后电阻 R 上产生的热量。 图 1解析：(1)金属棒从离地高 h1.0 2、 m 以上任何地方由静止释放后，在到达水平面之前已经开始匀速运动设最大速度为 v，则感应电动势 E v1.0 m/s(2)在水平面上运动时，金属棒所受滑动摩擦力 动能定理同样可以解答)(3)下滑的过程中，由动能定理可得：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 W W 上产生的热量：Q R R0 2 J。 答案：(1)1 m/s(2)3)0 2 2013南昌二模)如图 2 所示， 位于同一水平面上的两根金属导轨，处在沿竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B，长度相等的导轨 与 相互垂直，交于 O 点。 导轨的 相互平行，相距为 2b。 一根质量为 m 的金属杆，在 t0 时从 O 点出发，在外力作用下 3、以恒定的速度v 沿导轨向右滑动。 在滑动的过程中，金属杆速度的方向始终保持与导轨的平行段相平行，且与 45夹角，金属杆与导轨有良好的接触。 假定导轨与金属杆有电阻，且每单位长度的电阻都是 r。 不计金属杆与导轨之间的摩擦。 求： 图 2(1)金属杆在正交的 P 2 导轨上滑动时，通过金属杆中的电流；(2)从开始运动到 t 过程，外力一共做的功；)若控制外力，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为 a，试写出外力随时间变化的规律。 解析：(1)设经过时间 t，杆切割磁感线的有效长度为L22 vt) 22vtr 2 1r(2)金属杆受外力和安培力作用，由动能定理可得W 安 0光世昌老师高中物理精品 4、资源免费下载地址 b B 2bb0 F安 2 2 1r 2 1W 安 2 1r(3)分两段讨论()当 0t 时，2v 112 2 1I 12x22 1r()当 t 时22 b2( xb)2br(2 b)B2b2b 2b 1) (2) (3) 见解析2 1r 2 12013广东省韶关市一模) 如图 3 所示，足够长的金属导轨 Q 平行放置，间距为 L，与水平面成 角，导轨与定值电阻 连，且 2R，R 1 支路串联开关S，原来 S 闭合。 匀强磁场垂直导轨平面向上，有一质量为 m、有效电阻也为 R 的导体棒导轨垂直放置，它与导轨的接触粗糙且始终接触良好，现让导体棒 静止开始释放，沿导轨下滑，当导体棒 5、运动达到稳定状态时速率为 v，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的。 已知重力加速度为 g，导轨电阻不计，求： 图 334(1)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和达到稳定状态后导体棒 的电流强度 I；(2)如果导体棒 静止释放沿导轨下滑 x 距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路中产生的电热；(3)导体棒 到稳定状态后，断开开关 S，从这时开始导体棒 滑一段距离后，光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，这段距离是多少。 解析：(1)回路中的总电阻为：R 总 速度 电 I 2R 总此时重力的功率为：P 重 mg 据题给条件有：P 电 P 重34解得：I ，B 2R 32L 2v(2)设导体棒 6、 导轨间的滑动摩擦力大小为 f，根据能的转化和守恒定律可知：f 14导体棒 少的重力势能等于增加的动能、回路中产生的焦耳热以及克服摩擦力做功的和：x x 2(3)S 断开后，回路中的总电阻为： R 总 2t，这一过程回路中的平均感应电动势为 ，通过导体棒 的平均感应电流为 ，导体棒 滑的距离为 s，则：I E t I E R 总 ：q tI s 4答案：见解析4磁悬浮铁路系统是一种新型的交通运输系统，它是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在导轨上。 同时利用电磁力进行驱动。 采用直线电机模式获得驱动力的列车可简化为如下情境：固定在列车下端的矩形金属框随车平移；轨道区域内存在 7、垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度沿 向按正弦规律分布，最大值为空间变化周期为 2d，整个磁场以速度 向向前高速平移，由于列车沿 磁场平移速度不同，而且 v1车相对磁场以 v1v 2 的速度向后移动切割磁感线，金属框中会产生感应电流，该电流受到向前的安培力即为列车向前行驶的驱动力。 如图 4 所示，设金属框电阻为 R，长 L，宽 NPd，求：图 4(1)如图为列车匀速行驶时的某一时刻，Q 均处于磁感应强度最大值处，此时金属框内感应电流的大小和方向。 (2)列车匀速行驶 s 距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。 解析：(1)磁场沿 向运动，v 1效金属框相对磁场向 x 轴负方向运动。 由于此时刻 Q 边所在处的磁感应强度大小均为 属框产生的感应电动势 E2B 0L(v1v 2)感应电流 I ，电流的方向根据右手定则可知为 NM QPN。 2(2)设经过时间 t，金属框 Q 所在处磁感应强度大小均为 B，则 BB 0，又 T2T 2d：v2 2 (v1v 2) (v1v 2)v2m2交流电有效值为 ItI 2。 21) 方向为 NM QPN(2)2 2Rv2。