综合题14.0分
物理

如图(1)所示,两足够长平行光滑的金属导轨MNPQ相距为0.8m,导轨平面与水平面夹角为α,导轨电阻不计。有一个匀强磁场垂直轨平面斜向上,长为1m的金属棒ab垂直于MNPQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg、与导轨接触端间电阻为1Ω。两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R2为一电阻箱。已知灯泡的电阻RL=4Ω,定值电阻R1=2Ω,调节电阻箱使R2=12Ω,重力加速度g=10m/s2。将电键S打开,金属棒由静止释放,1s后闭合电键,如图(2)所示为金属棒的速度随时间变化的图像。

26. 求斜面倾角α及磁感应强度B的大小;

27.若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑100m的过程中,求整个电路产生的电热;

28.改变电阻箱R2的值,当R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

0.5T

解析

电键S打开,从图上得:m/s2

FBILI

从图上得:vm=18.75m/s,

当金属棒匀速下滑时速度最大,有:mgsinaF,所以mgsina

得:T=0.5T;

考查方向

本题主要考查了电磁学-电磁感应与电路、图像的综合应用。

解题思路

电键S打开,ab棒做匀加速直线运动,由速度图象求出加速度,由牛顿第二定律求解斜面的倾角α。开关闭合后,导体棒最终做匀速直线运动,由F=BIL,

得到安培力表达式,由重力的分力mgsinα=F,求出磁感应强度B。

易错点

运用数学知识分析R2消耗的功率何时最大。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

32.42J

解析

由动能定理:     =32.42J;

考查方向

本题主要考查了电磁学-电磁感应与电路、图像的综合应用。

解题思路

金属棒由静止开始下滑100m的过程中,重力势能减小mgSsinα,转化为金属棒的动能和整个电路产生的电热,由能量守恒求解电热。

易错点

运用数学知识分析R2消耗的功率何时最大。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

1.5625W

解析

改变电阻箱R2的值后,金属棒匀速下滑时的速度为vm’,

,当R2=4Ω时,R2消耗的功率最大:P2m=W=1.5625W

考查方向

本题主要考查了电磁学-电磁感应与电路、图像的综合应用。

解题思路

改变电阻箱R2的值后,由金属棒ab匀速运动,得到干路中电流表达式,推导出R2消耗的功率与R2的关系式,根据数学知识求解R2消耗的最大功率。

易错点

运用数学知识分析R2消耗的功率何时最大。