高考回归复习—电磁感应之真双杆模型 （word 含答案）

高考回归复习—电磁感应之真双杆模型 1．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路．己知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其他电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，导体棒cd静止、ab棒有水平向右的初速度v0，两导体棒在运动中始终不接触且始终与两导轨垂直．求： （1）从开始运动到导体棒cd达到最大速度的过程中，cd棒产生的焦耳热及通过ab棒横截面的电量； （2）当cd棒速度变为时，cd棒加速度的大小． 2．如图所示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，质量M=2kg的cd绝缘杆垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场。现有质量m=1kg的ab金属杆以初速度v0=12m/s水平向右与cd绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd绝缘杆则恰好能通过半圆导轨最高点，不计其它电阻和摩擦，ab金属杆始终与导轨垂直且接触良好，取g=10m/s2，求： （1）cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v； （2）电阻R产生的焦耳热Q。 3．如图所示，光滑平行轨道abcd的水平部分处于竖直向上的匀强磁场中，bc段轨道宽度是cd段轨道宽度的2倍，bc段轨道和cd段轨道都足够长，将质量相等的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段，且与轨道垂直。Q棒静止，让P棒从距水平轨道高为h的地方由静止释放，求： （1）P棒滑至水平轨道瞬间的速度大小； （2）P棒和Q棒最终的速度。 4．如图所示，两根互相平行的金属导轨MN、PQ水平放置，相距d＝1m、且足够长、不计电阻。AC、BD区域光滑，其他区域粗糙且动摩擦因数μ＝0.2，并在AB的左侧和CD的右侧存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2T。在导轨中央放置着两根质量均为m＝1kg，电阻均为R＝2Ω的金属棒a、b，用一锁定装置将一轻质弹簧压缩在金属棒a、b之间（弹簧与a、b不拴连），此时弹簧具有的弹性势能E＝9J。现解除锁定，当弹簧恢复原长时，a、b棒刚好进入磁场，且b棒向右运动x＝0.8m后停止，g=10m/s2，求： (1)a、b棒刚进入磁场时的速度大小； (2)金属棒b刚进入磁场时的加速度大小； (3)求整个运动过程中电路中产生的焦耳热，并归纳总结电磁感应中求焦耳热的方法。 5．如图所示，MN和M′N′是两根互相平行、竖直固定、足够长的光滑金属导轨，两根导体棒AB和CD质量分别为m1=0.3kg和m2=0.1kg，均与导轨垂直接触。开始AB棒放在绝缘平台P上，t=0时CD棒开始受到竖直向上的恒力F=4N，从静止开始向上运动，t=2s时CD棒的速度为v0=2m/s，此时快速撤离绝缘平台P。已知AB棒的电阻为R1=0.5Ω，CD棒的电阻为R2=1.5Ω，导轨间距为L=0.5m。整个装置处在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。两导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速g取10m/s2。求： (1)撤去绝缘平台前瞬间，CD棒哪端电势高，两端电压U； (2)0~2s时间内，CD棒这段时间内上升的距离h； (3)撤离绝缘平台后，AB棒和CD棒分别达到的最大速度大小v1和v2。 6．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ间距，其电阻不计， 两导轨及其构成的平面均与水平面成 30º角。杆 1、杆 2 是两根用细线连接的金属杆，分别垂 直导轨放置，每杆两端都与导轨始终接触良好，其质量分别为 m1=0.1kg 和 m2=0.2kg，两杆 的总电阻R=3Ω，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度 B=1T 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在 t=0 时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度 g=10m/s2，求： （1）细线烧断瞬间，杆 1的加速度 a1 的大小； （2）细线烧断后，两杆最大速度 v1、v2 的大小； （3）两杆刚达到最大速度时，杆 1 上滑了 0.8 米，则从 t=0 时刻起到此刻用了多长时间？ （4）在（3）题情景中，电路产生的焦耳热。 7．如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T.在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L＝1m，电阻可忽略不计．质量均为m＝lkg，电阻均为R＝2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好．先将PQ暂时锁定，金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由静止开始以加速度a＝0.4m/s2向右做匀加速直线运动，5s后保持拉力F的功率不变，直到棒以最大速度vm做匀速直线运动.