小卷30分钟提分练(2计算+2选1)(九)一、非选择题(32分,考生按要求作答)24.(12分)如图甲所示,MN、PQ是两根间距为L=0
5m,倾角为θ=30°的平行导轨,导轨顶端连接阻值为R=0
2Ω的电阻.一根质量为m=0
5kg的导体棒ab,垂直于导轨静置,与导轨顶端距离也为L,导体棒跨接在两导轨间的电阻也为R,其与导轨间的动摩擦因数μ=
磁场垂直于斜面且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,规定垂直斜面向上为正方向,整个过程导体棒ab恰好保持静止.导轨电阻不计,重力加速度g=10m/s2
试求:(1)磁感应强度的最大值B1;(2)经过t=4s导体棒产生的焦耳热.解析:(1)根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E==·L2(2分)由图乙可知磁感应强度的变化率=B1(1分)由闭合电路欧姆定律得电流I=(1分)电流大小不变且方向前半个周期由b指向a,后半个周期由a指向b,对ab导体棒受力分析,安培力随磁感应强度增大而增大,随磁感应强度减小而减小,且磁感应强度减小时,安培力沿斜面向下;磁感应强度增大时,安培力沿斜面向上.当安培力沿斜面向下且取最大值时是本题保持静止的临界条件,受力分析,如图所示.mgsinθ+B1IL-μmgcosθ=0(2分)联立以上各式解得B1=2T(2分)(2)联立解得电流I=1
25A(1分)由焦耳定律得经过4s导体棒产生的焦耳热Q=I2Rt(1分)代入数据解得Q=1
25J(2分)答案:(1)2T(2)1
25J25.(20分)如图所示,半径R=2m的光滑半圆轨道AC,倾角为θ=37°的粗糙斜面轨道BD固定在同一竖直平面内,两轨道之间由一条足够长的光滑水平轨道AB相连,B处用光滑小圆弧平滑连接.在水平轨道上,用挡板将a、b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态,物块与弹簧不拴接.只放开左侧挡板,物块a恰好能通过半圆轨道最高点C;只放开右侧挡板,物块b