2021-2022学年高二物理选择性必修第二册期末复习:作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压(word版含答案)

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名称 2021-2022学年高二物理选择性必修第二册期末复习:作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压(word版含答案)
格式 docx
文件大小 558.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-06-10 10:42:56

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文档简介

2021-2022学年高二物理选择性必修第二册期末复习:
作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压
一、选择题(本大题共14小题)
1.如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆,金属杆具有一定质量和电阻。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合。若从S闭合开始计时,关于金属杆运动的说法,可能的是(  )
A.金属杆做匀速直线运动
B.金属杆做匀加速直线运动
C.金属杆做加速度逐渐减小的加速运动
D.金属杆做加速度逐渐减小的减速运动
2.如图,两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒1和2,构成矩形回路。两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计,在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。初始棒2静止,棒1有指向棒2的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不接触,则(  )
A.棒1的最小速度为零
B.棒2的最大加速度为
C.棒1两端电压的最大值为BLv0
D.棒2产生的最大热量为
3.如图所示,光滑平行导轨水平固定,间距为l,其所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,导轨左侧接有阻值为R的定值电阻,一导体棒垂直导轨放置,导体棒的有效电阻为r、质量为m。导轨电阻忽略不计,导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,现使导体棒获得一水平向右的速度v0,在导体棒向右运动过程中,下列说法正确的是(  )
A.电阻R两端的最大电压为 B.导体棒的最大加速度为
C.通过电阻R的电荷量为 D.全过程电路中的总发热量为
4.如图所示,两足够长的平行金属导轨间的距离为L,导轨光滑且电阻不计,在导轨所在平面内,分布磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。有一阻值为R的电阻接在M、P间,把一个有效阻值为的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,并在水平外力F作用下以速度v向右匀速运动,则下列说法错误的是(  )
A.回路中的感应电流方向为P→R→M
B.导体棒ab两点间的电压为BLv
C.导体棒a端电势比b端高
D.水平外力F做的功等于电阻R产生的焦耳热
5.如图所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨间距为L,导轨电阻忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的甲与乙两个定值电阻,导体杆ab的质量为m,电阻为r,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现给导体杆ab一初速度v0,使杆向右运动。最后杆停在导轨上。下列说法正确的是(  )
A.全过程中在导体杆ab中产生的热量为
B.ab杆速度减为时,ab杆加速度大小为
C.ab杆速度减为时,通过甲电阻的电量
D.ab杆速度减为时,ab杆走过的位移
6.如图所示,两根平行长直、电阻不计的光滑金属轨道,固定在同一绝缘水平面内,间距为d,其左端接有阻值为R的电阻,整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一阻值为r的导体棒ab垂直于轨道放置,且与两轨道接触良好,导体棒在水平向右、垂直于棒的拉力F作用下,从静止开始沿轨道做匀加速直线运动,当导体棒速度大小为v时,下列说法正确的是(  )
A.导体棒ab两端的电压等于Bdv
B.此过程中拉力F的大小与运动时间的关系成一次函数关系
C.此过程中克服安培力所做的功等于导体棒上产生的焦耳热
D.此过程中拉力F所做的功等于导体棒增加的动能与回路上产生的电能之和
7.如图,边长、材料相同,粗细不同的单匝正方形金属线框甲、乙。乙线框导线的横截面积是甲的2倍。在竖直平面内距磁场相同高度由静止开始同时下落,一段时间后进入方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示。不计空气阻力,则在甲、乙线框进入磁场的过程中(  )
A.感应电流的方向均一定为顺时针方向
B.甲、乙线框的加速度时时相同
C.甲线框的焦耳热是乙线框的2倍
D.通过甲线框的电荷量是乙线框的2倍
8.如图所示,足够长的光滑平行导轨水平放置,导轨间距,虚线右侧存在磁感应强度大小,方向竖直向下的匀强磁场。质量均为、电阻均为、长度均为L的导体棒a,b均静止轨上,导体棒b距离磁场左边界,导体棒a在磁场外,在外力作用下压缩着一根水平轻弹簧,弹簧储存的弹性势能为8J。现撤去外力,导体棒a被弹簧水平弹出,且进入磁场前已与弹簧分离,在此运动过程中,两导体棒与导轨始终接触良好。若导轨电阻不计,两导体棒发生的是弹性碰撞,则下列说法正确的是(  )
A.导体棒a刚进入磁场时导体棒b的加速度大小为2m/s2
B.导体棒a先减速到2.5m/s时与导体棒b相碰,碰后又开始加速运动
C.整个过程中导体棒b产生的焦耳热为4J
D.最终稳定时a、b两导体棒之间的距离为1m
9.在甲、乙、丙、丁四图中,除导体棒ab可以移动外,其余部分均固定不动,图中的R为定值电阻,导体棒和导轨电阻均不计,导体棒和导轨之间的摩擦力也不计,图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直于水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长。图甲、乙、丙中的导体棒ab均受外力F的作用,其中图甲、丙中外力F为恒力,图乙中外力F的功率恒定,图丙中的电容器C原来不带电,图丁中的电容器C已充电,四个图中导体棒ab从静止到最终做匀速运动的是(  )
A.图甲 B.图乙 C.图丙 D.图丁
10.如图a所示,水平面内固定有宽L=0.2m的两根光滑平行金属长导轨,质量m=0.01kg、不计电阻的金属杆ab垂直导轨水平放置。定值电阻阻值R=0.5Ω,不计导轨的电阻。磁感应强度B=0.5T的有界匀强磁场垂直于导轨平面,现用水平恒力F从静止起向右拉动金属杆,金属杆初始时距离磁场边界的距离为d。当d=0时,金属杆进入磁场后的速度变化如图b的图线1;当d=1m时,金属杆进入磁场后的速度变化如图b的图线2,两次运动均在进入磁场t=2.0s后匀速运动,速度大小为v=1m/s。(  )(从图中读取数据时,精确到0.1)
A.达到匀速状态时,电路中无感应电流
B.水平恒力F=0.02N
C.若d=0.04m,可使得金属杆进入磁场后经过t=1.8s时间变为匀速运动
D.若d=0.2m,可使得金属杆进入磁场后经过t=1.4s时间变为匀速运动
11.如图甲所示,两根完全相同的光滑长直导轨固定,两导轨构成的平面与水平面之间的夹角为θ,导轨两端均连接电阻,阻值R1=R2=R间距为L。在导轨所在斜面的矩形区域M1P1P2M2内分布有垂直斜面向上的磁场,磁场上下边界M1P1、M2P2的距离为d,磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。在导轨斜面上与M1P1距离为s处,有一根质量为m、阻值也为R的金属棒ab垂直于导轨在t=0时刻静止释放(金属棒ab与导轨接触良好),t1时刻导体棒恰好进入磁场并匀速通过整个磁场区域,t2时刻离开磁场区域。已知重力加速度为g,导轨电阻不计。下列说法正确的是(  )
A.0-t1时间内ab棒电流方向由a→b
B.从开始运动到离开磁场区域ab棒减少的机械能等于该过程中回路所产生的总焦耳热
C.ab棒在磁场中运动的过程中棒两端的电压大小为
D.在进入磁场前和通过磁场区域的过程中通过ab棒的电荷量之比为1:1
12.如图所示,水平地面上固定着足够长的光滑平行金属导轨,导轨与电阻R连接,导轨内有竖直向上的匀强磁场,放置在导轨上的金属杆初速度为,不计导轨及杆的电阻,杆在运动过程中始终与导轨保持良好接触。则下列关于杆的速度与其运动位移之间的关系图像正确的是(  )
A. B.
C. D.
二、解答题(本大题共4小题)
13.如图甲所示,MN、PQ是固定于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=2.0 m,R是连在导轨一端的电阻,质量m=2.0 kg的导体棒ab垂直跨在导轨上,电压传感器(内阻很大,相当于理想电压表)与这部分装置相连。导轨所在空间有磁感应强度B=0.50 T、方向竖直向下的匀强磁场。从t=0开始对导体棒ab施加一个水平向左的拉力,使其由静止开始沿导轨向左运动。电压传感器测出R两端的电压随时间变化的图线如图乙所示,其中OA、BC段是直线,AB之间是曲线,且BC段平行于横轴。已知从2.4 s起拉力的功率P=18 W保持不变。导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计,导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直,且接触良好。不计电压传感器对电路的影响。g取10 m/s2求:
(1)4.4 s时导体棒产生的感应电动势大小、导体棒的速度大小;(2)在2.4 s至4.4 s的时间内,该装置总共产生的热量Q;(3)导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻R的值。
14.如图所示,足够长的光滑竖直平行金属轨道处于一个很大的匀强磁场中,已知轨道宽为l,磁感应强度大小为B、方向垂直轨道平面水平指向纸里。轨道上端接入一个滑动变阻器和一个定值电阻,已知滑动变阻器的最大阻值为R,定值电阻阻值为,.轨道下端有根金属棒CD恰好水平搁在轨道上,接触良好,已知金属棒质量为m。变阻器滑片位置aP=,CD棒在一平行于轨道平面的竖直向上F作用下,以某一初速度开始向上做匀减速直线运动,已知初速度大小为v0,加速度大小为a、金属棒和轨道的电阻不计,重力加速度大小为g。则
(1)请说明金属棒运动过程中棒中感应电流方向;
(2)保持滑片P位置不变,金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为零?此时外力F多大?
(3)保持滑片P位置不变,金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为I0(I0已知且非零值)?
15.如图所示,竖直固定的光滑金属长导轨MN、PQ间距为,完全相同的两金属棒ab、cd垂直导轨放置,cd棒放置在水平绝缘地面上,整个装置处在垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现将ab棒从足够高处由静止释放,当ab棒的速度达到最大时下落的高度为h,整个过程中每根棒两端与导轨接触良好。已知两金属棒的质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计,重力加速度大小为g,求:
(1)cd棒对地面的最大压力F;
(2)ab棒由静止到速度最大的过程中通过cd棒产生的焦耳热Q。
16. 如图所示,水平放置的平行金属导轨宽度为d=1 m,导轨间接有一个阻值为R=2 Ω的灯泡,一质量为m=1 kg的金属棒跨接在导轨之上,其电阻为r=1 Ω,且和导轨始终接触良好。整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使金属棒从静止开始向右运动,已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2。求:
(1)若施加的水平恒力为F=10 N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平力功率恒为P=6 W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.ACD
2.BD
3.BD
4.BD
5.BD
6.BD
7.B
8.ABD
9.ABD
10.BC
11.AC
12.C
13.(1)2.0 V,2.0 m/s;(2)35.24 J;(3)0.2,0.4 Ω
14.(1)当金属棒CD向上运动时,棒中感应电流方向为:D→C ;当金属棒CD向下运动时,棒中感应电流方向为:C→D;(2);;(3)当v0< 时,;当v0≥时,或
15.(1);(2)
16.(1)6m/s;(2)1.5m/s
答案第1页,共2页
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