2020年高考回归复习：电磁感应之单杆动力学与能量的综合模型含解析

高考回归复习—电磁感应之单杆动力学与能量的综合模型 1．如图所示，两个平行光滑金属导轨AB、CD固定在水平地面上，其间距L=0.5m，左端接有阻值R=3的定值电阻。一根长度与导轨间距相等的金属杆順置于导轨上，金属 杆的质量m=0.2kg,电阻r=2，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小B=4T的匀强磁场中，t=0肘刻，在MN上加 一与金属杆垂直，方向水平向右的外力F，金属杆由静止开始 以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，2s末撤去外力F，运动过程中金属杆与导轨始终垂直且接触良好。（不计导轨和连接导线的电阻，导轨足够长)求： （1）1s末外力F的大小； （2）撤去外力F后的过程中，电阻R上产生的焦耳热。 2．如图所示，水平放置的U形导轨足够长，置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=5T，导轨宽度L=0.4m，左侧与R=0.5Ω的定值电阻连接。右侧有导体棒ab跨放在导轨上，导体棒ab质量m=2.0kg，电阻r=0.5Ω，与导轨的动摩擦因数μ=0.2，其余电阻可忽略不计。导体棒ab在大小为10N的水平外力F作用下，由静止开始运动了x=40cm后，速度达到最大，取g=10m/s2.求： （1）导体棒ab运动的最大速度是多少? （2）当导体棒ab的速度v=1ms时，导体棒ab的加速度是多少? （3）导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少? 3．如图所示，水平光滑导轨足够长，导轨间距为，导轨间分布有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为，导轨左端接有阻值为的电阻，电阻两端接一理想电压表。一金属棒垂直放在导轨上，其在轨间部分的电阻也为。现用一物块通过跨过定滑轮的轻绳从静止开始水平牵引金属棒，开始时，物块距地面的高度为，物块落地前的一小段时间内电压表的示数稳定为。已知物块与金属棒的质量相等，不计导轨电阻和滑轮质量与摩擦，导轨始终与金属棒垂直且紧密接触。求： （1）金属棒的最大速度； （2）物块的质量； （3）棒从静止开始到物块刚要落地的过程中，电阻上产生的热量。 4．如图所示，P、Q为水平平行放置的足够长光滑金属导轨，相距L＝1m。导轨间接有R1=6Ω、R2=18Ω的电阻，标称“3V、3W”的灯泡。电阻r=2Ω的导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.5kg，棒的中点用垂直棒的细绳经光滑轻质定滑轮与物块相连，物块的质量M＝1.5kg。在导体棒ab所处区域存在磁感应强度为B方向竖直向上的匀强磁场，且范围足够大。已知开始时物块距地面H=0.6m，当物块由静止释放下降h=0.3m时，灯泡已稳定正常发光（导轨的电阻不计，g取10m/s2）。求： (1)磁感应强度B和此时物块的下降速度v； (2)若不考虑灯泡电阻的变化，则从物块释放到落地时间内通过金属棒的电荷量和该过程中电路产生的焦耳热。 5．如图所示，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小，质量、电阻的导体ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无擦下滑，与框架接触良好，框架的质量、宽度，框架与斜面间的动摩擦因数，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。 （1）若框架固定，求导体棒的最大速度； （2）若框架固定，导体棒从静止下滑至某一置时速度为，此过程程中共有3C的电量通过导体棒，求此过程回路产生的热量Q； （3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度。 6．如图所示，两根足够长的固定的平行粗糙金属导轨位于倾角的斜面上，导轨上、下端所接的电阻阻值，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度.质量为，电阻的金属棒ab在较高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，当金属棒ab下滑高度，速度恰好达到最大值.取求： （1）在金属棒ab速度达到最大时电阻上消耗的功率 （2）在金属棒ab从静止达到速度最大的过程中，导轨下端电阻中产生的焦耳热． 7．如图所示，光滑平行足够长的金属导轨MN、PQ间距为d=1m，与水平地面成θ=37°角放置，Q端接地，阻值为R=8Ω的电阻接在M、P间，导轨电阻忽略不计，匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度为B=0.5T，质量为m=0.1kg，电阻为r=2Ω的导轨棒垂直于轨道，由静止释放，下滑距离s=3m，速度为v=4m/s，重力加速度，求： （1）电阻R中的最大电流I大小和方向； （2）导体棒受到为v时，M点的电势； （3）从释放到导体棒受到为v的过程中，导体棒中产生的热量Q。 8．如图所示，电阻不计、间距为L的平行金属导轨固定于水平面上，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置放在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放置予导轨上，以水平初速度