2025届高考物理二轮复习：微专题7 电磁感应中的单杆模型-专项训练 【含答案】.docx

2025届高考物理二轮复习：微专题7电磁感应中的单杆模型-专项训练

1.在如图所示的甲、乙、丙中,除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动.电容器C原来不带电,导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦不计.图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直于水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长.今给导体棒一个向右的初速度v0,导体棒的最终运动状态是()

A.三种情况下,导体棒最终均静止

B.图甲、图丙中,导体棒最终以不同的速度做匀速运动;图乙中,导体棒最终静止

C.图甲、图丙中,导体棒最终以相同的速度做匀速运动

D.图甲、图乙中,通过定值电阻R的电荷量相同

2.[2024·嘉兴模拟]如图所示,水平面内固定足够长的光滑平行金属导轨L1、L2,间距为d=0.5m,左端接有电容为C=0.02F的电容器,整个空间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B=2T,质量为m=0.06kg的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒和导轨的电阻不计.现用一水平向右的恒力F=0.32N作用于导体棒,使棒从静止开始运动,到达A处时速度为v=4m/s,此时突然将恒力方向变为向左,则之后导体棒向右运动的最大距离为 ()

A.1m B.2m

C.3m D.4m

3.(不定项)如图甲所示,两根间距为L=1.0m、电阻不计的足够长的光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ=30°,导轨底端接入一阻值为R=2.0Ω的定值电阻,所在区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面向上.在导轨上垂直于导轨放置一质量为m=0.2kg、电阻为r=1.0Ω的金属杆,开始时使金属杆保持静止,某时刻开始给金属杆一个沿斜面向上、大小为F=2.0N的恒力,金属杆由静止开始运动,运动过程的v-t图像如图乙所示,重力加速度g取10m/s2.在金属杆向上运动的过程中,下列说法中正确的是 ()

A.匀强磁场的磁感应强度大小B=2T

B.前2s内通过电阻R的电荷量为2C

C.当金属杆的速度为1m/s时,其加速度为103m/s

D.前4s内电阻R产生的热量为6.2J

4.[2024·杭州模拟]如图甲所示,在倾角为30°的斜面xOy上,固定放置着间距为l的两平行金属直导轨,其间连接有阻值为R的定值电阻,电阻两端连接示波器(内阻可视为无穷大),可动态显示电阻R两端的电压.两导轨间存在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场.t=0时,一质量为m、长为l的导体棒在外力F作用下从x=-x0(x0未知)位置开始做简谐运动,观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示的正弦曲线,简谐运动的平衡位置在坐标原点O.不计摩擦阻力和其他电阻,导体棒始终垂直于导轨运动,重力加速度为g.

(1)求导体棒在0.25T时刻所受的安培力F安的大小;

(2)简谐运动的周期公式为T=2πmk(k为回复系数、m为导体棒质量),试求x0的表达式(用l、T、B、Um表示

(3)若(2)问中x0的表达式为已知,求在0至0.5T时间内外力F所做的功WF.

5.[2024·温州模拟]如图所示,水平面上放置两根足够长的平行金属导轨MN和PQ,导轨间距为L=1m,左端连接阻值为R=0.02Ω的定值电阻,导轨电阻不计.沿平行于导轨方向建立Ox坐标轴,在x≥0处存在垂直于水平面的磁感应强度为0.2T的匀强磁场,一根质量为m=1kg、电阻不计的金属棒放置在水平导轨上.金属棒从x=0处开始在外力作用下做“另类匀加速”运动,即速度随位移均匀增大,v=v0+kx,其中初速度v0=1m/s,k=1s-1.当金属棒运动到x1=3m时,撤去外力,同时磁场随时间发生变化,金属棒则做匀速直线运动到x0处,此时磁感应强度为0.1T,此后磁场保持不变,金属棒立即受到水平向左的恒力FT=5N,金属棒恰好回到x0时撤去恒力,恒力作用时间为1.4s.设运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦.求:

(1)磁场变化的时间;

(2)金属棒做“另类匀加速”运动时定值电阻上产生的焦耳热及金属棒运动到x=1.5m处时外力的大小;

(3)金属棒位置在0,x0区间时,金属棒产生的动生电动势大小E与位置x

6.某研发小组设计了一个臂力测试仪.装置的简化原理图如图甲所示,两平行金属导轨MM、NN竖直放置,两者间距为L=1m,在M、N间和M、N间分别接一个阻值为R=1.5Ω的定值电阻,在两导轨间EFGH矩形区域内有垂直于导轨平面向里、宽为d=0.5m的匀强磁场,磁感应强度的变化情况如图丙所示,已知B0=0.75T,t0=0.25s.一质量为m=0.5kg、长为L=1m、电阻也为R的导体棒垂直