物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点拔高练(十二)　杆轨模型含答案

物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点拔高练(十二)杆轨模型热点拔高练(十二)杆轨模型一、单项选择题1.如图所示,一“<”形的光滑金属导轨AOC,OA=OC=d,∠AOC=60°,单位长度的电阻为R0。整个装置竖直固定放置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。一质量为m、电阻不计且长也为d的金属棒平行于AC连线放置,O在金属棒的中点。从O端开始在一水平外力作用下以速度v0水平向右匀速运动至A、C端点,整个运动过程中金属棒与导轨接触良好。关于金属棒运动的整个过程中(不含O点),下列说法正确的是 (A)A.通过金属棒的电流不变B.感应电流方向为顺时针方向C.A、C两点的电势始终有φA<φCD.整个过程中通过金属棒的电荷量为32.如图所示,绝缘水平面上有两条平行光滑长直导轨,导轨左端接有电阻R,电阻为r的金属棒AB垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好,其他电阻不计。两导轨间存在竖直向下的匀强磁场。给AB以水平向右的初速度v0并开始计时,下面四幅反映AB的速度v随时间t变化规律的图像中,可能正确的是 (D)3.如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中 (D)A.有感应电流,且B被A吸引B.无感应电流C.可能有,也可能没有感应电流D.有感应电流,且B被A排斥4.如图所示,足够长的光滑水平固定金属导轨宽为L,导轨上静止放置着质量分别为2m、3m的两根导体棒a、b现给a一水平向右的初速度v。已知导轨电阻不计,两导体棒始终与导轨保持垂直且与导轨接触良好,回路的总电阻为R,垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁感应强度大小为B。下列说法正确的是 (D)A.a、b稳定前回路中产生顺时针方向的感应电流B.a的速度为3v4时,bC.a的速度为3v4时,bD.从开始到a、b稳定后,a、b间的距离增大了65.如图所示,倾角为θ的平行金属导轨宽度为L,电阻不计,底端接有阻值为R的定值电阻,处在与导轨平面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。有一质量为m,电阻为r,长度也为L的导体棒垂直放在导轨上,它与导轨之间的动摩擦因数为μ。现让导体棒从导轨底部以初速度v0冲上导轨,上滑的最大距离为s,返回到初位置的速度为v。下列说法正确的是 (D)A.在上滑过程中,通过电阻R的电荷量为BLsB.导体棒在上滑过程中所用时间为2C.导体棒从开始运动到回到底端,回路产生的焦耳热为12mv02-D.导体棒在上滑过程中,R上产生的焦耳热大于下滑过程中R上产生的焦耳热二、多项选择题6.如图,两根足够长的光滑金属直导轨平行放置,导轨间距为L,两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置,每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R,运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒始终未滑出导轨,导轨电阻忽略不计,重力加速度为g。先保持棒b静止,将棒a由静止释放,棒a匀速运动时的速度大小为v0;当棒a匀速运动时,再将棒b由静止释放,释放瞬间棒b的加速度大小为a0。则下列说法正确的是 (A、D)A.v0=2B.a0=gsinθC.最终两棒做匀速运动D.最终两棒加速度和速度都相同7.如图所示,两光滑平行金属导轨固定于同一水平面内,其左端接一定值电阻,金属杆静置在导轨上,电阻右侧的矩形匀强磁场区域PMNQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下,G、H分别是磁场横向边界PM、QN的中点,导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长。控制磁场使得该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆。金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触,金属杆内做定向移动的自由电子总量保持不变。已知当磁场的MN连线刚扫上金属杆时,金属杆内自由电子沿杆定向移动的速率为u;当磁场的GH连线刚扫上金属杆时,金属杆内自由电子沿杆定向移动的速率为0.8u。则当磁场的GH连线和磁场的PQ连线分别扫上金属杆时 (B、D)A.金属杆的速度之比为2∶3B.金属杆的加速度之比为4∶3C.安培力对金属杆做功的瞬时功率之比为8∶9D.电阻的热功率之比为16∶9三、计算题8.如图所示,固定在水平面上间距为L的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为L、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。PQ的质量为m,金属导轨足够长,电阻忽略不计。(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;答案:(1)BkL3R【解析】(1)设线圈中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt,则E设PQ与MN并联的电阻为R并,有R并=R2闭合S时,设线圈中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律得I=ER设PQ中的电流为IPQ,有IPQ=12I设PQ受到的安培力为F安,有F安=BIPQL⑤保持PQ静止,由受力平衡,有F=F安⑥联立①②③④⑤⑥式得F=BkL3方向水平向右。(2)断开S,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。答案:(2)12mv2-2【解析】(2)设PQ由静止开始到速度大小为v的加速过程中,PQ运动的位移为x,所用时间为Δt,回路中的磁通量变化为ΔΦ,平均感应电动势为E,有E=ΔΦ其中ΔΦ=BLx⑨设PQ中的平均电流为I,有I=E2根据电流的定义得I=qΔ由动能定理,有Fx+W=12mv2-0联立⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得W=12mv2-23单项选择题1.玉兔二号月球车是采用核能来提供能量的,它的核能电池系统主要包括两个组成部分:一个装填钚(94238Pu)二氧化物的热源和一组固体热电偶。该装置使钚238衰变产生的核能转化为电能,这一系统设计使用寿命为14年。钚238的半衰期为88年,原来静止的一个钚238衰变时放出粒子α和γ光子,生成原子核X。已知钚238、α粒子、X的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c,下列说法正确的是A.X的中子数比钚238的中子数少4个B.经过176年,钚238将全部衰变C.钚238衰变过程一定有质量亏损,释放出能量D.γ光子的波长小于h2.如图所示,图甲为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的大量光子,其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时,电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是 (B)A.光电子的最大初动能为12.75eVB.光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eVC.这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光D.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零,则可判断图乙中电源右侧为正极3.已知一个

93237Np原子核经过一系列α衰变和β衰变后变成

83A.衰变过程中共发生了7次α衰变和6次β衰变B.一次衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子C.93237Np的半衰期与任意一个D.934.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是 (A)A.由图(a)所示的三种射线在磁场中的轨迹,可判断出“1”为α射线B.图(b)发生光电效应时,入射光光强越强,光电子的最大初动能越大C.卢瑟福通过图(c)进行α粒子散射实验研究时,发现绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转D.图(d)中处于基态的氢原子能吸收能量为12.6eV的光子而发生跃迁5.根据玻尔理论,氢原子