相互作用单元测试题.docx

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1、相互作用单元测试题一、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

2、出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和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

3、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）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

4、，△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

5、，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

6、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．如图所示，质量为M=5kg的物体放在倾角为θ=30o的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为/5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，M用平行于斜面的轻绳绕过光滑的定滑轮与不计质量的吊盘连接，两个劲度系数均为k=1000N/m的轻弹簧和两个质量都是m的物体均固连，M刚好不上滑，取g=10m/s2。问：（1）m的质量是多大?（2）现将上面的m物体向上提，使M刚要开始下滑，上面的m物体向上提起的高度是多少

7、?（吊盘架足够高）【答案】（1）m=2kg；（2）h=0.06m【解析】【解】（1）M和m的系，由平衡知可知：（2）使M要开始下滑，的拉力T：解得T=10N；此吊中下面簧的力10N，因开始下面簧的力解得2mg=40N，m=2kg；可知下面簧伸了；中的物体m受力分析可知，上面的簧之物体是向上的拉力，大小10N，即上面的簧于拉状，上面簧的伸量是；可知上面的m物体向上提起的高度是.【点睛】此的点在第2；关是通分析两部分簧力的化（包括伸是）求解簧的度化，从而分析上面物体提升的高度.3．如所示，两足平行光滑的金属MN

8、、PQ相距L，平面与水平面角θ=30，°阻不．磁感度B=2T的匀磁垂直平面向上，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在上，且始与接触良好，金属棒abL=0.5m的的量m=1kg、阻r=1Ω．两金属的上端接右端路，灯泡阻R=4Ω，定阻R=2Ω，L1阻箱阻R2Ω，重力加速度g=10m/s2，合开关，将金属棒由静止放，下滑距=12离s0=50m速度恰达到最大，求：（1）金属棒下滑的最大速度vm