浙江专用2022版高考物理大二轮复习优选习题22题专练许

22题专练小卷1.(加试题)如图所示,两条足够长的平行金属导轨PQ、EF倾斜放置,间距为L,与水平方向夹角为θ。导轨的底端接有阻值为R的电阻,导轨光滑且电阻不计。现有一垂直导轨平面向上的匀强磁场大小为B,金属杆ab长也为L,质量为m,电阻为r,置于导轨底端。给金属杆ab一平行导轨向上的初速度v0,经过一段时间后返回底端时已经匀速。金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求:(1)金属杆ab刚向上运动时,流过电阻R的电流方向;(2)金属杆ab返回时速度大小及金属杆ab从底端出发到返回底端电阻R上产生的焦耳热;(3)金属杆ab从底端出发到返回底端所需要的时间。2.如图甲所示,间距L=0.4m的金属轨道竖直放置,上端接定值电阻R1=1Ω,下端接定值电阻R2=4Ω。其间分布着两个有界匀强磁场区域:区域Ⅰ内的磁场方向垂直纸面向里,其磁感应强度B1=3T;区域Ⅱ内的磁场方向竖直向下,其磁感应强度B2=2T。金属棒MN的质量m=0.12kg、在轨道间的电阻r=4Ω,金属棒与轨道间的动摩擦因数μ=0.8。现从区域Ⅰ的上方某一高度处静止释放金属棒,当金属棒MN刚离开区域Ⅰ后B1便开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下落位移的变化情况如图乙所示,“v2-x”图象中除ab段外均为直线,Oa段与cd段平行。金属棒在下降过程中始终保持水平且与轨道间接触良好,轨道电阻及空气阻力忽略不计,两磁场间互不影响。求:3\n(1)金属棒在图象上a、c两点对应的速度大小;(2)金属棒经过区域Ⅰ的时间;(3)B1随时间变化的函数关系式(从金属棒离开区域Ⅰ后计时);(4)从金属棒开始下落到刚进入区域Ⅱ的过程中回路内的焦耳热。3\n22题专练小卷1.答案(1)电流方向由a指向b(2)mR2(R+r)v02-m2g2sin2θ(R+r)2B4L4(3)B2L2v0+mgsinθ(R+r)B2L2gsinθ解析(1)由右手定则可知:感应电流方向为由a指向b(2)设返回底端匀速运动时速度为v,则两导轨间杆电动势为:E=BLv回路的总电阻R总=R+r所以I=ER总=BLvR+r又mgsinθ=BIL所以v=(R+r)mgsinθB2L2杆从出发到返回过程中由能量守恒有:Q总=12mv02-12mv2且QR=RR总Q总可得:QR=mR2(R+r)v02-m2g2sin2θ(R+r)2B4L4(3)设上升过程时间为t1,下降过程时间为t2,上升的距离为s。上升过程:-mgsinθt1-B2L02sR总=0-mv0同理可得下降过程mgsinθt2-B2L02sR总=mv-0所以t总=t1+t2=B2L2v0+mgsinθ(R+r)B2L2gsinθ2.答案(1)2m/s　4m/s　(2)0.825s(3)B1=3±11.25t(T)　(4)4.22解析(1)根据运动学公式可得va2=2gx1得va=2m/s在c点:mg=B1LI,I=B1LvcR总,R总=r+R1R2R1+R2=4.8Ω联立得vc=4m/s(2)根据动量定理可得mgt-B1LIt=mvc-mva其中q=It=B1Lx2R总,x2=2.5m代入得t=0.825s或t=3340s(3)由mg=μB2I棒L得I总=2I棒=154A,R总'=R1+rR2r+R2=3ΩLh2=ΔB1Δt=I总R总',代入得ΔB1Δt=454T/s所以B1=3±11.25t(T)(4)根据能量守恒定律可得Q1=mg(x1+x2)-12mvc2,代入得Q1=2.28Jx3=vct+12gt2,x3=0.45m,得t=0.1s所以Q2=I总2R总't≈4.22J3