专题22 电磁学计算题专题之导体棒在导轨上运动问题- 备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】（江苏专用）

备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】 （江苏专用） 专题22 电磁学计算题专题之导体棒在导轨上运动问题 1．（2023秋·江苏泰州·高三靖江高级中学校考期末）如图所示，在匀强磁场中有一水平放置的平行金属导轨，导轨间距为d、长为3L，在导轨的中部刷有一段长为L的薄绝缘涂层，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒在大小为F的恒力作用下由静止从导轨的左端运动，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨右端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，导轨及导体棒电阻不计。求 （1）导体棒匀速运动的速度大小v； （2）整个运动过程中，流过电阻的电量q及电阻产生的焦耳热Q。 2．（2023·江苏·统考二模）两条平行光滑金属导轨所在平面与水平面夹角为θ，间距为L，导轨顶端连接阻值为R的电阻。导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨平面与磁感线垂直。质量为 m，阻值为r的金属棒开始时被固定在导轨底端，导轨与外接电源相连，使金属棒中通有恒定电流 I。金属棒被松开后沿导轨匀加速上滑，上滑至某处时断开外接电源，又向上滑动距离s后金属棒速度减为零。导轨的电阻不计，已知重力加速度为g，求： （1）金属棒匀加速上滑的加速度大小a； （2）减速上滑过程中通过金属棒的电荷量q。 3．（2023·江苏南京·统考三模）如图所示，匚型金属导轨固定在水平桌面上，金属棒垂直置于导轨上，方形区域内存在着垂直于桌面向下的匀强磁场，当磁场在驱动力作用下水平向右运动，会驱动金属棒运动。已知导轨间距为，电阻不计，金属棒质量为，接入电路中的电阻为，磁感应强度为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为。求： （1）金属棒刚要运动时的磁场速度； （2）使磁场以第（1）问中速度做匀速运动的驱动力功率P。 4．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）如图所示，闭合矩形线圈可绕其水平边转动。线框处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中。，，边质量为m，其余边的质量不计。线框电阻为R，现给边一个瞬时冲量，使边获得速度v，经过时间t，边上升至最高处，边与竖直线的最大偏角为。求在边上升过程中： （1）流过导体截面的电荷量； （2）线圈中电流的有效值。 5．（2023·江苏盐城·校考三模）如图所示，在光滑水平面上的左侧存在一足够大的匀强磁场，一质量为电阻为的单匝正方形线框在该平面内以大小初速度向右运动时，恰好可以滑出磁场，线框的边长为，且该过程中与始终保持平行，求： （1）该过程正方形线框产生的热量； （2）匀强磁场的磁感应强度。 6．（2023·江苏·高三专题练习）如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上，两导轨间距L=1m，导轨的电阻可忽略，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量m=1kg、电阻r=0.2Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好．整套装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．自图示位置起，杆ab受到大小为F=0.5v+2（式中v为杆ab运动的速度，力F的单位为N）、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大．g取10m/s2，sin37°=0.6． （1）求电阻的阻值R； （2）金属杆ab自静止开始下滑，通过位移x=1m时电阻R产生的焦耳热Q1=0.8J，求所需的时间t和该过程中拉力F做的功WF． 7．（2023秋·江苏南通·高三校考阶段练习）如图所示，同一水平面上的两平行导轨，左端用导线接入阻值为R的电阻，导轨间有一半径为a的圆形区域，圆形区域内存在垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；在圆形磁场区域的左侧，有一电阻为r的直导体棒PQ，垂直导轨放置且刚好与圆形区域相切，导体棒PQ的长度与导轨间距相等，导线和导轨电阻不计。现使导体棒PQ沿导轨方向向右以速度v匀速运动，导体棒PQ与两导轨始终接触良好。求： (1)导体棒PQ中的电流方向和流过的最大电流； (2)经时间t导体棒PQ运动到如图所示虚线位置时，导体棒PQ受到的安培力。 8．（2023·江苏·高三专题练习）如图所示，空间存在一有边界的匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L，磁感应强度为B．一个质量为m、边长也为L的单匝正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行，导线框电阻为R。t=0时刻导线以速度v0进入磁场（图中位置I）。经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边重合时（图中位置II），速度刚好为零。 （1）求导线框在位置I时的加速度大小； （2）求从位置I到位置Ⅱ的过程中，导线框中产生的焦耳热； （