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题型：综合题题类：常考题难易度：普通

山东省泰安市2020-2021学年高二上学期物理期末考试试卷

如图（a）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L，两轨道问并列连接阻值为R的电阻和电容为C的电容器，有一质量m的导体棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，导体棒的电阻为r，轨道足够长且轨道的电阻忽略不计，整个装置处于磁感应强度B的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下。现用水平恒力F沿水平方向拉动导体棒，则：

（1）、求导体棒最终速度；

（2）、已知从静止开始直到导体棒达到稳定速度所经历的位移为S，求在此过程中电阻R上所生的热（电容器储存的电能表达式 $\text{[math]}$ ，U是电容器两端的电压）；

（3）、若不计导体棒电阻，且把电阻R去掉，如图（b）所示求导体棒运动过程中的加速度大小。

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）（　　）

如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，经过足够长的时间，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度为v，则ab棒在这一过程中（）

有人设计了监测传送带速度的装置，测速原理如图所示，该装置底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和阻值为R的电阻。绝缘橡胶带上嵌有间距为d的平行细金属条，每根金属条的电阻均为0.5R，磁场中始终有且仅有一根金属条（与电极接触良好），不计金属电极和其余导线的电阻，电压表可视为理想电表。若橡胶带匀速运动，电压表的读数为U，求：

如图，一轻质绝缘转轴由半径分别为2R和R的两个圆柱体组成，其中大圆柱体的两底面边缘镶有圆形金属导线，两圆导线之间连接着4根电阻为r，质量为m，长度为l的细导体棒a、b、c、d，导体棒在圆柱面上水平分布且间隔均匀。一足够长轻绳一端固定在小圆柱体上并紧密缠绕，另一端连接一质量为3m的重锤。整个转轴可绕着水平轴线OO＇自由转动，在大圆柱的 $\text{[math]}$ 扇区内分布着垂直轴线OO＇向外辐射的磁场，距离O点2R处的磁感应强度大小均为B（如图乙所示），不计导线电阻和质量，不计一切摩擦。求：

(1)重锤下落至图乙时刻，导体棒a中的电流方向（从图乙看）；

(2)重锤下落过程中能达到的最大速度v_m；

(3)重锤达到最大速度时细绳突然断裂，转轴还能转过的角度θ（用弧度表示）。

如图所示，两条足够长的平行导电导轨MN、PQ水平放置，导轨间距L=1.0m，在轨道区域内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。导体棒a、b质量均为m=1kg，电阻均为R=0.5Ω，与导轨间的动摩擦因数均为 $\text{[math]}$ =0.3，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好。重力加速度g=10m/s² ，导轨电阻可忽略，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

（1）若开始时导体棒a初速度为零，导体棒b获得 $\text{[math]}$ =2m/s的水平向右的初速度，求此时导体棒a和b的加速度大小；

（2）若同时分别给两导体棒不同的冲量，使导体棒a获得平行于导轨向左的初速度 $\text{[math]}$ =2m/s的同时，导体棒b获得向右的平行于导轨的初速度 $\text{[math]}$ =4m/s，求流经导体棒a的最大电流；

（3）在（2）的条件下，从导体棒a速度为零到两棒相距最远的过程中，已知导体棒b产生的焦耳热为0.25J，求此过程中导体棒b的位移。

如图所示，间距L=1m的粗糙倾斜金属轨道与水平面间的夹角 $\text{[math]}$ ，在其顶端与阻值为2R的定值电阻相连，间距相同的光滑金属轨道固定在水平面上，两轨道都足够长且在 $\text{[math]}$ 处平滑连接， $\text{[math]}$ 至 $\text{[math]}$ 间是绝缘带，保证倾斜轨道与水平轨道间电流不导通。倾斜轨道处有垂直轨道向上、磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场，水平轨道处有竖直向上、磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场。两根导体棒1、2的质量均为m=0.1kg，两棒接入电路部分的电阻均为R。初始时刻，导体棒1放置在倾斜轨道上，且距离 $\text{[math]}$ 足够远，导体棒2静置于水平轨道上。已知倾斜轨道与导体棒1间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ， R=1Ω。现将导体棒1由静止释放，运动过程中未与导体棒2发生碰撞。 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，两棒与轨道始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，不计金属棒1经过 $\text{[math]}$ 时的机械能损失。求：

（1）导体棒1滑至 $\text{[math]}$ 瞬间，导体棒2的加速度大小；

（2）整个运动过程中通过导体棒2的电荷量。

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