专题64 电磁感应中的单棒问题-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题64 电磁感应中的单棒问题 导练目标 导练内容 目标1 三类常见单棒问题 目标2 三类含容单棒问题 【知识导学与典例导练】 1、 三类常见单棒问题 模型 规律 阻尼式（导轨光滑） 1、力学关系：； 2、能量关系： 3、动量电量关系：； 电动式（导轨粗糙） 1、力学关系：； 2、动量关系： 3、能量关系： 4、稳定后的能量转化规律： 5、两个极值：（1）最大加速度：v=0时,E反=0,电流、加速度最大。 ；； （2） 最大速度：稳定时，速度最大，电流最小。 发电式（导轨粗糙） 1、力学关系： 2、动量关系： 3、能量关系： 4、稳定后的能量转化规律： 5、两个极值： （1）最大加速度：当v=0时，。 （2）最大速度：当a=0时， 【例1】如图所示，两根间距为L的平行光滑的金属导轨MN和PQ水平放置，导轨电阻不计，水平导轨右端接有电阻R，水平导轨有宽度为d、磁感应强度大小都为B的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ区域磁场方向竖直向上，Ⅱ区域磁场方向竖直向下。一根质量为m的金属棒AB与导轨垂直放置，接入电路的电阻为R，C、D两点为磁场区域Ⅱ两侧导轨的中点，金属棒AB瞬间获得初速度后向右运动，AB棒穿出磁场区域Ⅰ时的速度为进入磁场Ⅰ时速度的一半，则AB棒到达C、D处的速度大小为（　　） A． B． C． D． 【例2】如图1所示，在水平面上有两根足够长的平行轨道，右端接有阻值为R的定值电阻，处于垂直轨道平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，两轨道间距为L。质量为m，电阻为r的金属棒ab静置于导轨上，棒ab在水平向左的恒力F的作用下开始运动，运动中与轨道垂直且接触良好，经过一段时间后，以速度v开始做匀速运动，随后撤去外力F，轨道的电阻不计，棒ab与导轨间动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g。则不正确的是（    ）    A．外力F的大小为 B．达到稳定时棒ab两端的电压为BLv C．若撤去外力后，又经过位移x，棒ab停止运动，则撤去外力后棒ab运动的时间 D．若撤去外力后，又经过位移x，棒ab停止运动，则撤去外力后回路中产生的焦耳热 【例3】如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L，两导轨间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。一质量为m、电阻为R、长度恰好等于导轨间宽度的导体棒ab垂直于导轨放置。闭合关S，导体棒ab由静止开始运动，经过一段时间后达到最大速度。已知电源电动势为E、内阻为R，不计金属轨道的电阻，则（　　）    A．导体棒的最大速度为 B．开关S闭合瞬间，导体棒的加速度大小为 C．导体棒的速度从零增加到最大速度的过程中，通过导体棒的电荷量为 D．导体棒的速度从零增加到最大速度的过程中，导体棒产生的焦耳热为 2、 三类含容单棒问题 模型 规律 放电式（先接1，后接2。导轨光滑） 1、 电容器充电量： 2、 放电结束时电量： 3、 电容器放电电量： 4、 动量关系：； 5、 功能关系： 无外力充电式（导轨光滑） 达到最终速度时： 1、 电容器两端电压：（v为最终速度） 2、 电容器电量： 3、 动量关系：； 有外力充电式（导轨光滑） 1、 力学关系： 2、 电流大小： 3、 加速度大小： 【例4】如图是某电磁弹射技术的简化模型的等效电路，直流电源电动势，超级电容器的电容。两根固定于同一水平面内的光滑平行金属导轨MN、PQ电阻不计，它们的间距。磁感应强度大小的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量、阻值的金属棒ab，垂直搁放在两导轨上处于静止状态，并与两导轨始终保持良好接触。开关S先接1，使电容器完全充电后再将S接至2，金属棒ab开始向右加速运动。当S金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势等于此时电容器两端电压时，金属棒ab达到最大速度，之后便离开导轨。下列说法正确的是（　　） A．开关S先接1，使电容器完全充电后，其电荷量为 B．开关S接2后，金属棒ab加速运动过程中，加速度保持不变 C．金属棒ab的加速度最大值为14m/s2 D．金属棒ab的最大速度为14m/s 【例5】如图甲所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为l，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻为r，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现给杆ab一个初速度，使杆向右运动。则（　　） A．当杆ab刚具有初速度时，杆ab两端的电压，且b点电势高于a点电势 B．通过电阻R的电流I随时间t的变化率的绝对值逐渐减小 C．若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器，如图乙所示，同样给杆ab一个初速度，使