2020高考物理一轮复习 专题10-9 双导体棒切割磁感线问题千题精练

属杆始终与导轨垂直且接触良好，g取10 m/s2，(不考虑cd杆通过半圆导轨最高点以后的运动)求： 图7 (1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v； (2)电阻R产生的焦耳热Q。 (2)发生正碰后cd绝缘杆滑至最高点的过程中，由动能定理有 －Mg·2r＝Mv2－Mv， 解得碰撞后cd绝缘杆的速度v2＝5 m/s， 两杆碰撞过程中动量守恒，有 mv0＝mv1＋Mv2， 解得碰撞后ab金属杆的速度v1＝2 m/s， ab金属杆进入磁场后由能量守恒定律有mv＝Q， 解得Q＝2 J。 答案 (1) m/s (2)2 J 6.(20分) （20xx高考信息卷）如图所示，两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由半径为r的圆弧部分与无限长的水平部分组成.间距为L。水平导轨部分存在竖直向下的匀强磁场.磁感应强度大小为B。一质量为2m的金属棒ab静置于水平导轨上，电阻为2R。另一质量为m、电阻为R的金属棒PQ从圆弧M点处由静止释放，下滑至N处后进人水平导轨部分，M到N的竖直高度为h，重力加速度为g，若金属棒PQ与金属棒ab始终垂直于金属导轨并接触良好，且两棒相距足够远，求: 9 / 11 【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】 (1)金属棒PQ滑到N处时，金属导轨对金属棒PQ的支持力为多大? (2)从释放金属棒PQ到金属棒ab达到最大速度的过程中，整个系统产生的内能; (3)若在金属棒ab达到最大速度时给金属棒ab施加一水平向右的恒力F(F为已知)，则在此恒力作用下整个回路的最大电功率为多少。 (2)金属棒PQ进入水平轨道后，设金属棒ab与金属棒PQ所受安培力的大小为F，安培力作用时间为t，金属棒PQ在安培力作用下做减速运动，金属棒ab在安培力作用下做加速运动，当两棒速度达到相同速度时，电路中电流为零，安培力为零，金属；棒ab达到最大速度 v' 根据动量守恒定律得 (2分)；mv?(2m?m)v' 解得v'?2gh 3根据能量守恒定律知系统释放的热量应等于系统机械能的减少量，得 Q?121mv??3mv'2 (2分) 22解得 (2分)Q?mgh 由安培力的公式可得F安=BIL (2分)； 功率P=I2 3R (2分)； F2R联立以上各式得 (2分)P?22 3BL237.（20xx天津理综）真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计，ab和cd是两根与导轨垂直，长度均为l，电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为m。列车启动前，ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示，为使 10 / 11 【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】 列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽略不计，列车启动后电源自动关闭。 （1）要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理由； （2）求刚接通电源时列车加速度a的大小； （3）列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为，此时ab、cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有界磁场？v0 （3）设列车减速时，cd进入磁场后经时间ab恰好进入磁场，此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为，平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律有⑥，其中⑦；?t??E1E1??????Bl2 ?tE1 2R设回路中平均电流为，由闭合电路欧姆定律有⑧I'I'?设cd受到的平均安培力为，有⑨F'F'?I'lB 以向右为正方向，设时间内cd受安培力冲量为，有⑩?tI冲I冲??F'?t 同理可知，回路出磁场时ab受安培力冲量仍为上述值，设回路进出一块有界磁场区域安培力冲量为，有?I0I0?2I冲 设列车停下来受到的总冲量为，由动量定理有?I总I总?0?mv0 I总mv0R联立⑥⑦⑧⑨⑩??式得?I=B2l2 0讨论：若恰好为整数，设其为n，则需设置n块有界磁场，若不是整数，设的整I总I总I总数部分为N，则需设置N+1块有界磁场。?．III 000 11 / 11 【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】