高中物理相互作用模拟试题含解析.docx

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1、高中物理相互作用模拟试题含解析一、高中物理精讲专题测试相互作用1．（18分）如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和

2、ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电荷量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。【答案】（1）Qef＝；（2）q＝；（3）

3、Bm＝，方向竖直向上或竖直向下均可，xm＝【解析】解：（1）设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有Q+Q1=Ek①且Q=Q1②由题意Ek=③得Q=④（2）设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为△t，扫过的导轨间的面积为△S，通过△S的磁通量为△Φ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，则E=⑤且△Φ=B△S⑥电流I=⑦又有I=⑧由图所示，△S=d（L﹣dcotθ）⑨联立⑤～⑨，解得：q=（10）（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长Lx为：L=L﹣2xcotθ（11）x此时，ab棒产生的电动

4、势Ex为：2x12）E=BvL（流过ef棒的电流Ixx（13）为I=ef棒所受安培力Fx为Fx=BIxL（14）联立（11）～（14），解得：Fx=（15）有（15）式可得，Fx在x=0和B为最大值m1．B时有最大值F由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示，图中fm为最大静摩擦力，有：F1cosα=mgsinα（+mgcosμα+F1sinα）（16）联立（15）（16），得：Bm=（17）Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下．有（15）式可知，B为Bm时，Fx随

5、x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图可知F2cosα++（μmgcosα+F2sinα）=mgsinα（18）联立（15）（17）（18），得xm=答：（1）ef棒上产生的热量为；（2）通过ab棒某横截面的电量为．（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是，磁场下ab棒运动的最大距离是．【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点．2．将质量m0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53o的恒定拉力F，使

6、圆环从静止开始运动，第1s内前进了2.2m（取g10m/s2，sin53o0.8，cos53o0.6）．求：（1）圆环加速度a的大小；（2）拉力F的大小．【答案】（1）4.4m/s2（2）1N或9N【解析】（1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：x1at22解得：a4.4m/s2(2)令Fsin53mg0，解得F1.25N当F1.25N时，环与杆的上部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcosθμma，FsinθFNmgFNmag联立解得：Fcossin代入数据得：F1N当F1.25N时，环与杆的下部接触，受力如图：由牛顿第二定律，Fcosθμma，FsinθmgF

7、NFNmag联立解得：Fcossin代入数据得：F9N3．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6.0V、内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=0.05kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5，Ω金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）通过导体棒的电流大小；（2）导体棒受到