11.10电磁感应中双杆切割磁感线问题（解答题二）过关检测-高考物理一轮复习.docx

11.10电磁感应中双杆切割磁感线问题（解答题二） 1．如图，宽度分别为L和2L的两条并排光滑长金属轨道固定在竖直平面内，水平金属杆a、b与两轨道接触良好。杆a质量为m，杆b质量为2m。定值电阻阻值为R，其余部分电阻不计。整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁感应强度为B。静止释放杆a，用竖直外力使杆b保持静止。 （1）分析说明杆a下落过程速度和加速度大小的变化情况； （2）分析说明杆b上竖直外力大小的变化情况； （3）先后释放两杆，当两杆做匀速运动时两者将其他能转化为电能的本领相同，则此时两杆的速度分别为多大？ 2．如图所示，两根间距为L的光滑金属导轨CM1M2P1P2、DN1N2Q1Q2固定放置，导轨M1N1左侧向上弯曲，右侧水平。水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场区域Ⅰ，右端有另一磁场区域Ⅱ，其宽度也为d，但方向竖直向下，两磁场的磁感应强度大小均为B，相隔的距离也为d。有两根电阻均为R的金属棒a和b与导轨垂直放置，金属棒a质量为m，金属棒b质量为3m，b棒置于磁场Ⅱ的中点E、F处，并用绝缘细线系住，细线能承受的最大拉力为F0。现将a棒从弯曲导轨上某一高度h0处由静止释放并沿导轨运动，当a棒刚进入磁场区域Ⅰ时细线刚好被拉断，重力加速度大小为g。 （1）当a棒在磁场Ⅰ中运动时，若要使b棒在导轨上保持静止，则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0，求h0的大小； （2）若将a棒从弯曲导轨上高度小于h0处由静止释放，使其以速度v1（v1为已知量）进入磁场区域Ⅰ。求a棒通过磁场Ⅰ的过程中，a棒产生的焦耳热； （3）若将a棒从高度大于h0的某处由静止释放，使其以速度v2（v2为已知量）进入磁场区域Ⅰ，记为t＝0时刻；经过时间t0后从区域Ⅰ穿出，穿出时a棒的速度为v2，求t0时刻b棒的速度vb。 3．如图a所示，水平面内定有宽L=0.2m的两根光滑平行金属导轨，金属杆ab、cd垂直导轨水平放量，ab阻值R=0.5Ω，cd质量m=0.1kg。匀强磁场垂直于导轨平面，不计金属杆cd和导轨的电阻。若固定cd，用水平力F1=0.16N匀速向左拉动ab时，作出的位移大小时间图像如图（b）中的①所示；若固定ab，用水平力恒力F2从静止起拉动cd向右，作出的位移大小-时间图像如图（b）中的②所示。试求：（答案保留二位有效数） （1）匀强磁场的磁感应强度B； （2）在F2拉动cd的3s时间内，ab上产生的焦耳热Q； （3）若在图b中把纵坐标改为v（m/s），试在v-t图中画出F2拉动cd的过程中较合理的图线③。 （4）若用水平外力按图线①向左匀速拉动ab的同时，用水平外力按图线②拉动cd，则1s内作用在cd上的外力至少做了多少功。（提示：不同电源串联时，回路中总电动势等于各电源电动势之和） 4．如图，两条足够长的平行金属导轨间距L=0.5m，与水平面的夹角θ=30°，处于磁感应强度B=0.2T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。导轨上的a、b两根导体棒质量分别为ma=0.3kg、mb=01kg，电阻均为R=0.1Ω。现将a、b棒由静止释放，同时用大小为2N的恒力F沿平行导轨方向向上拉a棒。导轨光滑且电阻忽略不计，运动过程中两棒始终与导轨垂直，取重力加速度g=10m/s2。已知当a棒中产生的焦耳热Qa=0.12J时，其速度va=1.0m/s，求∶ （1）此时b棒的速度大小； （2）此时a棒的加速度大小； （3）a棒从静止释放到速度达到1.0m/s所用的时间。 5．如图所示，两根固定的水平平行金属导轨足够长，间距为L，两根导体棒和垂直导轨放置。已知两根导体棒和的质量分别为m和，电阻均为R，导轨光滑且电阻不计，整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。 (1)如图所示，若棒固定不动，现用平行导轨向右的恒力F（已知）拉动导体棒。求：导体棒的最大速度？ (2)如图所示，若初始时和两导体棒有方向相反的水平初速度，大小分别为和，求： ①从开始到最终稳定的过程中回路总共产生的电能； ②当棒的速度大小变为时，棒的速度大小以及两棒与导轨所组成的闭合回路的面积与初始棒速度为时相比增大了多少。 6．如图所示，有两光滑平行金属导轨，倾斜部分和水平部分平滑连接，、段用特殊材料制成，光滑不导电，导轨的间距，左侧接的定值电阻，右侧接电容的电容器，区域、区域均存在垂直于导轨所在平面向下、磁感应强度的匀强磁场，区域长。金属杆、的长度均为，质量均为，的电阻为，的电阻不计。金属杆从距水平部分的高度处由静止滑下，金属杆静止在区域，金属杆与金属杆发生弹性碰撞后进入区域，最终稳定运动。求： （1）金属杆刚进入区域时通过电阻的电流； （2）金属杆刚离开区域时的速度的大小； （3）金属杆稳定运动时的速度的大小； （4）整个运动过程中金属杆上产生的焦耳热。 7．如图所示，间