高考物理核心主干复习专题16-专题四 电路与电磁感应-微专题7 电磁感应中的双杆模型和线框模型

微专题7

电磁感应中的双杆模型和线框模型角度1

等距导轨情景角度2

不等距导轨情景角度3

线框类问题跟踪训练备用习题双杆常见模型分析示意图________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________续表运动分析________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________能量分析续表角度1

等距导轨情景

A.

B.

C.

D.

√

A.

B.

C.

D.

A.

B.

C.

D.

角度2

不等距导轨情景

√√

角度3

线框类问题

√√

√√

√√

√√

备用习题

√√备用习题

备用习题2.如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上,两导体棒与导轨始终垂直且接触良好,在两导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场.已知导体棒L1的有效电阻大于L2的有效电阻,两棒间的距离为d,导轨足够长,不计导轨电阻,忽略电流产生的磁场.先将开关S拨到1,经过一段较长时间后,再将开关S从1拨到2,两棒运动一段时间后达到稳定状态,则 (

)A.开关S拨到2的瞬间,导体棒L1中的电流大于L2中的电流B.开关S拨到2的瞬间,导体棒L1的加速度大于L2的加速度C.两棒运动稳定后,电容器C带的电荷量为零D.两棒运动稳定后,两棒之间的距离大于d√备用习题[解析]

先将开关S拨到1,电源给电容器充电,稳定后,在将开关S拨到2的瞬间,电容器相当于电源并和导体棒L1、L2组成闭合电路,由于导体棒L1的电阻大于L2的电阻,所以导体棒L1中的电流小于L2中的电流,根据F=BIL可知,导体棒L1受到的安培力小于L2受到的安培力,因为两棒质量相等,根据牛顿第二定律F=ma可知,导体棒L1的加速度小于L2的加速度,A、B错误;导体棒L1和L2受到安培力作用而运动,产生感应电动势,当产生的感应电动势等于电容器两端的电压时,两棒运动稳定,此时电容器C带的电荷量不为零,C错误;备用习题因为导体棒L1的加速度小于L2的加速度,因此先是导体棒L2产生的感应电动势和电容器两端的电压相同,此时电容器两端的电压和导体棒L2产生感应电动势均大于导体棒L1产生感应电动势,电流都流向导体棒L1,即导体棒L1加速而导体棒L2减速,最后两棒达到共速,共速前导体棒L2的速度一直大于L1的速度,则导体棒L1的位移小于L2的位移,所以两棒运动稳定后,两棒之间的距离大于d,D正确.备用习题

√√备用习题[解析]从t=0时刻开始,在a棒进入磁场之前,b棒做减速运动,则电压传感器的示数逐渐减小,当a棒进入磁场之后,稳定时,电压传感器的示数不变,选项A错误;因b进入磁场后做减速运动,a、b棒均进入磁场后动量守恒,根据动量守恒定律有2mva+mvb=(2m+m)v,若a、b两棒间初始距离较大,则当a进入磁场时b减速时间较长,则速度vb较小,则两棒的最终速度较小,则改变a、b两棒间初始距离,会改变两棒的最终速度,选项B错误;备用习题

备用习题

备用习题

√√备用习题

备用习题5.

(多选)如图所示,两根足够长的平行金属导轨与水平面夹角为θ=30°,两导轨间距为0.4m,导轨电阻不计.导轨所在空间被分成足够长的区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,区域Ⅰ中分布有垂直斜面向下的匀强磁场,区域Ⅱ中分布有垂直斜面向上的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T.在区域Ⅰ中,将质量为m1=0.1kg、有效电阻为R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量为m2=0.4kg、有效电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,g取10m/s2,则 (

)A.经过足够长的时间后,ab和cd最终以相同的速度运动B.经过足够长的时间后,ab和cd最终以相同大小的加速度运动C.当cd的速度大小为5m/s时,ab刚要开始滑动D.当cd的速度大小为2.5m/s时,ab刚要开始滑动√√备用习题

备用习题

备用习题6.如图所示,光滑平行倾斜金属导轨与光滑平行水平金属导轨平滑连接,导轨间距均为l=1m,导轨电阻不计,水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T.质量为m1=1kg、有效电阻为R1=1.5Ω的金属棒a放置在倾斜导轨上,离水平导轨高h=1.25m,另一质量为m2=0.5kg、有效电阻R2=3Ω的金属棒b放置在离水平导轨左端x=5m处的水平导轨上.金属棒a由静止释放,下滑至水平导轨时,金属棒b以v=4m/s的水平速度开始向左运动.金属棒a始终未与金属棒b发生碰撞,两金属棒与导轨始终垂直且接触良好,重力加速度g取10m/s2.求:(1)金属棒a在水平导轨上运动过程中回路的最大电流;[答案]4A

备用习题

备用习题6.如图所示,光滑平行倾斜金属导轨与光滑平行水平金属导轨平滑连接,导轨间距均为l=1m,导轨电阻不计,水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T.质量为m1=1kg、有效电阻为R1=1.5Ω的金属棒a放置在倾斜导轨上,离水平导轨高h=1.25m,另一质量为m2=0.5kg、有效电阻R2=3Ω的金属棒b放置在离水平导轨左端x=5m处的水平导轨上.金属棒a由静止释放,下滑至水平导轨时,金属棒b以v=4m/s的水平速度开始向左运动.金属棒a始终未与金属棒b发生碰撞,两金属棒与导轨始终垂直且接触良好,重力加速度g取10m/s2.求:(2)在整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热;[答案]

9J

备用习题

备用习题6.如图所示,光滑平行倾斜金属导轨与光滑平行水平金属导轨平滑连接,导轨间距均为l=1m,导轨电阻不计,水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T.质量为m1=1kg、有效电阻为R1=1.5Ω的金属棒a放置在倾斜导轨上,离水平导轨高h=1.25m,另一质量为m2=0.5kg、有效电阻R2=3Ω的金属棒b放置在离水平导轨左端x=5m处的水平导轨上.金属棒a由静止释放,下滑至水平导轨时,金属棒b以v=4m/s的水平速度开始向左运动.金属棒a始终未与金属棒b发生碰撞,两金属棒与导轨始终垂直且接触良好,重力加速度g取10m/s2.求:(3)金属棒b向左运动到最大位移时,金属棒a与金属棒b之间的距离.[答案]

2.75m备用习题

备用习题7.如图所示,M1N1P1Q1和M2N2P2Q2为在同一水平面内足够长的光滑金属导轨,处在磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.导轨的M1N1段与M2N2段相互平行,距离为L=1m;P1Q1段与P2O2段也相互平行,距离为0.5m.质量m均为0.1kg的金属杆a、b垂直于导轨放置,一根不可伸长的绝缘轻绳一端固定在金属杆b上,另一端绕过光滑定滑轮与质量也为m的重物c相连,重物c放置在地面上,绝缘轻绳的水平部分与P1Q1平行且足够长(重物c始终不与滑轮相撞),对a杆施加一水平向左且大小为4N的恒力F使其从静止开始运动.已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触,b杆始终在宽度为0.5m的轨道部分运动,两杆与导轨构成的回路的总电阻始终为0.5Ω,重力加速度g取10m/s2.(1)若将重物c锁定在地面上,求a杆的最终速度的大小;[答案]2m/s

备用习题

备用习题7.如图所示,M1N1P1Q1和M2N2P2Q2为在同一水平面内足够长的光滑金属导轨,处在磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.导轨的M1N1段与M2N2段相互平行,距离为L=1m;P1Q1段与P2O2段也相互平行,距离为0.5m.质量m均为0.1kg的金属杆a、b垂直于导轨放置,一根不可伸长的绝缘轻绳一端固定在金属杆b上,另一端绕过光滑定滑轮与质量也为m的重物c相连,重物c放置在地面上,绝缘轻绳的水平部分与P1Q1平行且足够长(重物c始终不与滑轮相撞),对a杆施加一水平向左且大小为4N的恒力F使其从静止开始运动.已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触,b杆始终在宽度为0.5m的轨道部分运动,两杆与导轨构成的回路的总电阻始终为0.5Ω,重力加速度g取10m/s2.

(2)若将重物c解除锁定,从a杆开始运动到重物c刚要离开地面时,共经历时间为0.25s,求此过程回路产生的总焦耳热;[答案]

1.75J