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题型：解答题题类：难易度：普通

广东省部分学校2024-2025学年高三上学期开学联考物理试卷

如图所示，间距为d的平行金属长导轨ab和cd固定在水平面内，导轨间存在着等大反向的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小均为B。两根质量均为m、长度均为d、电阻均为R的金属杆PQ和MN垂直于导轨放置，现使金属杆PQ始终以速度 $\text{[math]}$ 向左做匀速直线运动，某时刻闭合开关K，金属杆MN开始运动，整个过程中金属杆PQ和MN始终分别在磁场区域Ⅰ和Ⅱ中运动。已知从闭合开关K到金属杆MN匀速运动的过程中，通过金属杆MN的电荷量为q，导轨的电阻不计，忽略所有摩擦阻力，求：

（1）、开关K闭合瞬间，金属杆MN的加速度a；

（2）、金属杆MN匀速运动时的速度大小 $\text{[math]}$ ；

（3）、整个过程中金属杆MN产生的焦耳热Q。

举一反三

边长为l的正方形线框以初速度 $\text{[math]}$ 水平抛出，在其正下方有一宽度为 $\text{[math]}$ 、水平足够长的垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示。cd边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动。以cd边刚离开磁场时为计时起点，此后线框的加速度与其竖直方向位移的关系图像可能正确的是（忽略空气阻力，线框在此过程中不发生转动，取竖直向下为正方向）（　　）

如图（a），水平传送带以恒定速率 $\text{[math]}$ 顺时针转动，宽为 $\text{[math]}$ 、足够高的矩形匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场下边界QP水平。矩形导体框abcd无初速度地放在传送带上且ad与MQ重合，bc向右运动到NP时恰与传送带共速，此时施加水平向右的拉力，使导体框保持共速前的加速度离开磁场。ad离开磁场时撤掉拉力，同时将QP提升到传送带上方距上表面L处。导体框继续向右运动，与NP右侧 $\text{[math]}$ 处的竖直固定挡板发生弹性正碰。当ad返回NP时，施加水平向左的拉力，使导体框以此时的速度匀速通过磁场。已知导体框质量为m，总电阻为R，ab长为 $\text{[math]}$ ， ad长为 $\text{[math]}$ ，导体框平面始终与磁场垂直且不脱离传送带，重力加速度为g。

如图所示，金属轮 $\text{[math]}$ 和绝缘轮 $\text{[math]}$ 可绕各自中心金属轴 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 转动， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 平行且水平放置， $\text{[math]}$ 金属轮由三根金属辐条和金属环组成， $\text{[math]}$ 轮的辐条长均为4r、电阻均为R，金属环的电阻可以忽略，三根辐条互成 $\text{[math]}$ 角，在图中 $\text{[math]}$ 的扇形区域内存在平行于轴向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘轮 $\text{[math]}$ 的半径为2r，另一半径为r的绝缘圆盘。 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在 $\text{[math]}$ 边缘上的某点，在 $\text{[math]}$ 上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 绕 $\text{[math]}$ 轴转动。转动过程中， $\text{[math]}$ 保持接触，无相对滑动。 $\text{[math]}$ 轮的轴 $\text{[math]}$ 金属环边缘电刷D引出导线、与两平行的足够长的光滑水平金属导轨连接，上导轨E、F处断开，金属导轨的间距为L。两导轨之间E的左侧串联了开关 $\text{[math]}$ 与电阻R；两导轨之间虚线右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，磁场中放置一质量为 $\text{[math]}$ ，长度也为L、电阻为R的金属棒GH，电容器的电容C与单刀双掷开关 $\text{[math]}$ 串联，可以掷向E或F，不计导线电阻。

（1）当 $\text{[math]}$ 都断开，重物下落时，比较D与 $\text{[math]}$ 两点之间的电势高低： $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$

（2）当 $\text{[math]}$ 都断开，重物下落速度为 $\text{[math]}$ 时，求D与 $\text{[math]}$ 两点之间电势差U的大小；

（3）S₁闭合、 $\text{[math]}$ 断开，重物下落4r过程中，通过电阻R的电量；

（4）S₁断开、 $\text{[math]}$ 先打向E，充电稳定后再打向F，待金属棒GH运动稳定时，求金属棒GH的速度 $\text{[math]}$ 。

如图甲所示，ACD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为O的金属半圆弧导轨，EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧，在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，B随时间t变化的图象如图乙所示．OA间接有电阻P，金属杆OM可绕O点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM与电阻P的阻值均为R，其余电阻不计。

（1）0～t₀时间内，OM杆固定在与OA夹角为θ₁＝ $\text{[math]}$ 的位置不动，求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向；

（2）t₀～2t₀时间内，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，2t₀时转过角度θ₂＝ $\text{[math]}$ 到OC位置，求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q。

如图所示，导体ab是金属线框的一个可动边，ab边长L=0.4m，磁场的磁感应强度B=0.1T，当ab边以速度v=5m/s向右匀速移动时，下列判断正确的是（　　）

如图所示，两光滑导轨ABC、 $\text{[math]}$ 平行放置，间距为L，其中BC、 $\text{[math]}$ 与水平面间的夹角为 $\text{[math]}$ ， AB， $\text{[math]}$ 水平。一电阻为r的导体杆ab，垂直于AB、 $\text{[math]}$ 固定在导轨上，并处在边长为L的正方形有界磁场I区域的正中间，磁场方向垂直于导轨平面向上、磁场均匀分布但随时间线性增大，质量为m电阻也为r的金属棒cd垂直于BC、 $\text{[math]}$ 置于导轨上，处在磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场II区域中，金属棒与两导轨接触良好，不计其余电阻，若金属棒cd恰好处于静止状态，求：

（1）流过金属棒cd的电流I的大小和方向；

（2）磁场I区域磁感应强度随时间的变化率 $\text{[math]}$ 。

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