專題10.16 電磁感應(yīng)與動(dòng)量綜合問(wèn)題-2019年高考物理100考點(diǎn)最新模擬題千題精練（解析版）

1、12100 考點(diǎn)最新模擬題千題精練 考點(diǎn)最新模擬題千題精練 10-161．（2018 天津高考）真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖 1 是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型，圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為 l 的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，電阻忽略不計(jì)，ab 和 cd 是兩根與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度均為 l，電阻均為 R 的金屬棒，通過(guò)絕緣材料固定在列車底部，并與導(dǎo)軌良好接觸，其間距也為 l，列車的總質(zhì)量為 m。列車啟動(dòng)前，

2、ab、cd 處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，如圖 1 所示，為使列車啟動(dòng)，需在 M、N 間連接電動(dòng)勢(shì)為 E 的直流電源，電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)，列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉。（1）要使列車向右運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)圖 1 中 M、N 哪個(gè)接電源正極，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由；（2）求剛接通電源時(shí)列車加速度 a 的大?。唬?）列車減速時(shí)，需在前方設(shè)置如圖 2 所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均

3、大于 l。若某時(shí)刻列車的速度為 0 v ，此時(shí) ab、cd 均在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域，試討論：要使列車停下來(lái)，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)？（3）設(shè)列車減速時(shí)，cd 進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng) t ? 時(shí)間 ab 恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，此過(guò)程中穿過(guò)兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為 ?? ，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 1 E ，由法拉第電磁感應(yīng)定律有1 E t?? ? ? ⑥，其中2 Bl ?? ?12FN—mg=2 v m r(2 分) 得 FN= 2m

4、gh mg r ?(2 分)根據(jù)能量守恒定律知系統(tǒng)釋放的熱量應(yīng)等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，得 2 '2 1 1 3 2 2 Q mv mv ? ? ?(2 分)解得 23 Q mgh ?(2 分)(3)當(dāng)金屬棒 PQ 達(dá)到最大功率時(shí)，金屬棒 PQ 與金屬棒 ab 加速度相同，速度差恒定，回路中產(chǎn)生穩(wěn)定電流。由牛頓第二定律得 PQ 棒：F 安=ma (1 分)ab 棒：F-F 安=2ma (1 分)得 = 3

5、F F 安由安培力的公式可得 F 安=BIL (2 分)；功率 P=I2 3R (2 分)；聯(lián)立以上各式得22 2 3F R P B L ?(2 分)3.如圖 6 所示，兩根間距為 l 的光滑金屬導(dǎo)軌(不計(jì)電阻)，由一段圓弧部分與一段無(wú)限長(zhǎng)的水平段部分組成，其水平段加有豎直向下方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒 cd，質(zhì)量為 2m，電阻為 2r。另一質(zhì)量為 m，電阻為 r 的金屬棒 ab，從圓