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题型：解答题题类：难易度：困难

四川省部分名校2024-2025学年高三上学期联合质量检测物理试题

如图所示，两根平行光滑金属导轨之间的距离为 $\text{[math]}$ ，倾角 $\text{[math]}$ ，导轨上端串联一个阻值为 $\text{[math]}$ 的电阻，下端接有电容为 $\text{[math]}$ 的电容器。在导轨间长为 $\text{[math]}$ 的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，质量为 $\text{[math]}$ 的金属棒水平置于导轨上。金属棒向上运动时，闭合 $\text{[math]}$ ，断开 $\text{[math]}$ ；金属棒向下运动时，断开 $\text{[math]}$ ，闭合 $\text{[math]}$ 。棒的初始位置在磁场下方某位置处，用大小 $\text{[math]}$ 的恒力向上拉金属棒，当金属棒进入磁场后恰好匀速上升，金属棒运动到磁场区域中点时撤去拉力，金属棒恰好能到达磁场上边界，不计导轨和金属棒的电阻，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，重力加速度大小为 $\text{[math]}$ 。求：

（1）、金属棒进入磁场时的速度大小 $\text{[math]}$ ；

（2）、金属棒在磁场中向上运动的时间 $\text{[math]}$ ；

（3）、金属棒从磁场下边界离开磁场时的动能 $\text{[math]}$ 。

举一反三

如图所示，螺线管横截面积为S=10cm² ，线圈匝数为N=100（匝），电阻为R=0.5Ω，管内有水平向右的变化磁场。螺线管与相距L=2m的两竖直放置的光滑金属导轨相连，导轨处于垂直纸面向里、磁感应强度大小为B₀=0.5T的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨，杆与导轨接触良好，已知金属杆ab的质量为m=2kg，电阻也为R，重力加速度g=10m/s²。不计导轨的电阻，不计空气阻力。

（1）为使ab杆保持静止，求通过ab杆的电流的大小和方向；

（2）当ab杆保持静止时，求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率；

（3）若螺线管内磁场的磁感应强度的变化率 $\text{[math]}$ 。将金属杆ab由静止释放；

①求杆的最大速度的大小；

②已知杆从静止到刚达到最大速度的过程中，流过杆的电荷量为q=120C，求该过程中杆的下落时间。

如图所示，水平面内的光滑平行导轨由宽度为 $\text{[math]}$ 的平行导轨和宽度为L的平行导轨连接而成，图中虚线右侧的导轨处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感强度大小为B，金属棒 $\text{[math]}$ 垂直放置在虚线左侧的宽导轨上，金属棒 $\text{[math]}$ 垂直放置在窄导轨上， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的质量分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 接入两导轨间的电阻分别为 $\text{[math]}$ ，虚线右侧的宽导轨和窄导轨均足够长，导轨电阻不计，运动过程中两金属棒始终与导轨接触良好，给金属棒 $\text{[math]}$ 向右的初速度 $\text{[math]}$ ，则下列说法正确的是（　　）

如图所示，水平面内放置着电阻可忽略不计的金属导轨，其形状满足方程 $\text{[math]}$ ，空间分布者垂直xOy平面向内的匀强磁场。先将足够长的导体棒ab与x轴重合，且关于y轴对称放置，再用沿y轴正向的外力使其由静止开始做匀加速直线运动，导体棒先后经过 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的位置。若导体棒接入电路的电阻和其长度成正比，运动过程中始终和x轴平行并和导轨接触良好，不计摩擦，下列说法正确的是（　　）

如图所示的装置左侧是法拉第圆盘发电机，其细转轴竖直安装。内阻不计、半径 $\text{[math]}$ 的金属圆盘盘面水平，处于竖直向上的匀强磁场 $\text{[math]}$ 中，磁感应强度 $\text{[math]}$ 。圆盘在外力作用下以角速度 $\text{[math]}$ 逆时针（俯视）匀速转动，圆盘的边缘和转轴分别通过电刷a、b与光滑水平导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 相连，导轨间距 $\text{[math]}$ 。在导轨平面内以O点为坐标原点建立坐标系xOy，x轴与导轨平行。 $\text{[math]}$ 区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ ，导电性能良好的导轨上放置着一根质量 $\text{[math]}$ 、电阻 $\text{[math]}$ 的金属棒，金属棒离y轴足够远； $\text{[math]}$ 区域内存在竖直向下磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ ，导轨由绝缘材料制成，导轨上紧贴y轴放置着一U型金属框，其质量 $\text{[math]}$ 、电阻为3R、长度为L、宽度 $\text{[math]}$ 。不计其它一切电阻。

如图所示，水平放置的“

”型光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中，左端接有电阻R。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力F作用下由静止开始做匀加速运动。不计导轨和金属杆的电阻。关于外力F随时间t变化的图像正确的是（　　）

如图，两根相同的导体棒PQ和MN置于两根固定在水平面内的光滑的长直平行导电轨道上，并处于垂直水平面向下的匀强磁场中。如果PQ获得一个向右的初速度并任由其滚动，运动中PQ和MN始终平行且与轨道接触良好。则下列描述不正确的是（　　）

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