2015年(全国1卷)逐题仿真练题号24253334考点安培力作用下平衡动力学方法分析板块模型晶体性质和气体性质双缝干涉和机械波24.(12分)(2019·湖北宜昌市四月调研)如图1所示,在倾角为θ的斜面上,固定有间距为l的平行金属导轨,现在导轨上,垂直导轨放置一质量为m的金属棒ab,整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨与电动势为E、内阻为r的电源连接,金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,金属棒和导轨电阻不计,现闭合开关,发现滑动变阻器接入电路阻值为0时,金属棒不能静止.图1(1)判断金属棒所受的安培力方向;(2)求使金属棒在导轨上保持静止时滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2
答案(1)平行于斜面向上(2)-r-r解析(1)由左手定则可判断金属棒所受安培力的方向平行于斜面向上(2)当使金属棒保持静止的滑动变阻器R阻值最小为R1时,金属棒所受安培力为最大值F1,所受的摩擦力为最大静摩擦力,方向平行斜面向下,则由平衡条件得FN1=mgcosθF1=mgsinθ+FfmaxFfmax=μFN1由闭合电路欧姆定律有:I1=,安培力F1=BI1l联立以上各式解得滑动变阻器R的最小值为R1=-r当使金属棒保持静止的滑动变阻器R阻值最大为R2时,金属棒所受安培力为最小值F2,所受的摩擦力为最大静摩擦力,方向平行斜面向上,同理可得F2=mgsinθ-μmgcosθ由闭合电路欧姆定律有,I2=,安培力F2=BI2l联立以上各式解得滑动变阻器R的最大值为R2=-r
25.(20分)如图2所示,水平桌面上质量为m的薄木板右端叠放着质量也为m的小物块,木板长为L,整体处于静止状态.已知物块与木板间的动摩擦因数为μ,木板与桌面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g