2024届高考物理一轮复习训练：第六十四讲 法拉第电磁感应定律中的杆模型

第六十四讲：法拉第电磁感应定律中的杆模型 一、单选题 1．如图所示，用一根光滑金属导线制成圆弧状导轨 MN，竖直放置在垂直纸面向里的水平匀强磁场中。OC 是一根绕垂直于纸面的 O 轴转动的金属杆，并始终可以在导轨上滑动。当 OC 从 M 点无初速释放后下列说法中不正确的是（　　） A．由于无摩擦存在，可在导轨上一直往复运动下去 B．由于无摩擦存在，摆动幅度不变，机械能守恒 C．摆动中 OC 杆总受到阻碍它运动的磁场力 D．摆动中 OC 杆不受到阻碍它运动的磁场力 2．如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则（　　） A．W2=Q B．W1=Q C．W1=Ek D．WF=Q+Ek 3．如图所示，足够长的光滑金属导轨固定在竖直平面内，匀强磁场垂直导轨所在的平面。金属棒AC与导轨垂直且接触良好。现将导轨接上电阻R，导轨和金属棒的电阻忽略不计，则金属棒AC由静止释放后（　　） A．金属棒所受安培力的最大值与其重力大小相等 B．电流方向沿棒由C指向A C．在金属棒加速下落的过程中，金属棒减少的重力势能全部转化为在电阻上产生的热量 D．金属棒达到稳定速度后的下落过程中，金属棒的机械能守恒 4．如图所示，间距为L的足够长光滑平行金属导轨M、N固定在水平面上，导轨处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导轨左端连有阻值为R的定值电阻，长度也为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨水平放置.某时刻开始，金属棒ab在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，当金属棒ab到达虚线位置时，加速度刚好为零，此时，撤去拉力，此后，金属棒ab向右运动过程中，电阻R上产生的焦耳热为Q。金属棒ab运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒ab开始的位置离虚线的距离为L，导轨电阻不计，则拉力大小为（　　） A． B． C． D． 5．如图甲所示,PQ和MN为水平、平行放置的两光滑金属导轨,两导轨相距L=1 m,导体棒ab垂直于导轨放在导轨上,导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,细绳一部分与导轨共面且平行,另一部分与导轨所在平面垂直,物体放在水平面上,匀强磁场的磁感应强度为B=1 T,方向竖直向下,开始时绳子刚好要绷紧,现给导体棒中通入电流,使导体棒向左做加速运动,物体运动的加速度大小与导体棒中通入的电流大小关系如图乙所示,重力加速度大小为g=10 m/s2．则物体和导体棒的质量分别为（ ） A．0.1 kg 0.9 kg B．0.9 kg 0.1 kg C．0.1 kg 1.0 kg D．1.0 kg 0.1 kg 6．如图所示，足够长的平行金属导轨竖直放置在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b垂直于导轨放置，导体棒与导轨紧密接触且可自由滑动。先固定a，释放b，当b的速度达到时，再释放a，经过时间t后，a的速度也达到，重力加速度为g，不计一切摩擦。以下说法中正确的是（　　） A．释放a之前，b运动的时间等于t B．释放a之前，b下落的高度小于 C．释放a之后的时间t内，a下落的加速度小于g D．a和b的加速度最终都等于g 7．如图所示，MN、PQ是相距为的两平行光滑金属轨道，倾斜轨道MC、PD分别与足够长的水平直轨道CN、DQ平滑相接。水平轨道CN、DQ处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量、电阻、长度的导体棒a静置在水平轨道上，与a完全相同的导体棒b从距水平轨道高度的倾斜轨道上由静止释放，最后恰好不与a相撞，运动过程中导体棒a、b始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g取。下列说法正确的是（　　） A．棒b刚进入磁场时的速度大小为 B．棒b刚进入磁场时，棒a所受的安培力大小为 C．整个过程中，通过棒a的电荷量为 D．棒a的初始位置到CD的距离为 二、多选题 8．如图所示，倾斜平行金属导轨PQ、MN处在垂直导轨平面的匀强磁场中，铜棒ab垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，由静止释放铜棒，在铜棒运动中闭合开关S，之后通过电阻R的电荷量为q，铜棒速度为v，铜棒和导轨电阻不计，不计摩擦。则下列表达q、v与时间t的关系图像，不可能成立的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R，建立ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度随坐标(以m为单位)的分布规律为B=0.8－0.2x(T)，金属棒