2018届高考物理二轮复习第十章电磁感应提能增分练(三)金属杆在导轨上运动的三类问题.docx

提能增分练 ( 三) 金属杆在导轨上运动的三类问题 [ A级—— 夺高分 ] 1．(2017 ·平顶山模拟 ) 如图所示，甲、乙、丙中除导体棒 ab 可动外，其余部分均固定 不动。 图甲中的电容器 C原来不带电，设导体棒、 导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒 和导轨间的摩擦也不计。 图中装置均在水平面内， 且都处于方向垂直水平面 ( 即纸面 ) 向下的 匀强磁场中， 导轨足够长， 若给导体棒 ab 一个向右的初速度 v 0，的最终运动状态是 () ab A．三种情况下， ab 最终都是做匀速运动 B．图甲、丙中 ab 最终将以某速度做匀速运动；图乙中 ab 最终静止 C．图甲、丙中 ab 最终将以相同的速度做匀速运动 D．三种情况下， ab 最终均静止 解析：选 B 图甲中，当电容器 C两端电压等于 ab 切割磁感线产生的感应电动势时， 回路电流为零， ab 做匀速运动；图乙中， ab 在 F 安作用下做减速运动直至静止；图丙中， ab 先做加速运动至 BLv＝ E 时，回路中电流为零， ab 再做匀速运动，故 B 对， A、 C、 D均错。 ( 多选 )(2017 ·日照第一中学检测 ) 如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒 ab、 cd 均通过棒两端的环套在金属导轨上。虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下 方有竖直向下的匀强磁场， 两匀强磁场的磁感应强度大小均为 B。ab、cd 棒与导轨间动摩擦 因数均为 μ ，两棒总电阻为 R，导轨电阻不计。开始两棒静止在图示位置，当 cd 棒无初速 度释放时，对 ab 棒施加竖直向上的力 F，使其沿导轨向上做匀加速运动。则 ( ) A． ab 棒中的电流方向由 b 到 a B． cd 棒先做加速运动后做匀速运动 C． cd 棒所受摩擦力的最大值大于其重力 D．力 F 做的功等于两棒产生的电热与增加的机械能之和 解析：选 AC ab 棒向上运动的过程中， 穿过闭合回路 abcd 的磁通量增大， 根据楞次定 律可得，  ab 棒中的感应电流方向为  b→ a，故  A 正确； cd  棒中感应电流由  c 到  d，其所在的 区域磁场向下，所受的安培力向里，  cd 棒所受的滑动摩擦力向上。  ab 棒做匀加速运动，速 度增大，产生的感应电流增加，  cd  棒所受的安培力增大，对导轨的压力增大，则滑动摩擦 力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，所以 cd 棒先做加速运动后做减速运动，最后停 止运动，故 B 错误；因安培力增加， cd 棒受摩擦力的作用一直增加，会大于重力，故 C 正 确；根据动能定理可得F－ f － 安培－ G＝ 1 2－ 0，力 F 所做的功应等于两棒产生的电热、 W W W W 2mv 摩擦生热与增加的机械能之和，故 D 错误。 ( 多选 )(2017 ·哈尔滨检测 ) CD、 EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L，水平导轨的左侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的长度为 d，如图所示。 导轨的右端接有一电阻 R，左端与一弧形光滑轨道平滑 连接。将一阻值也为 R的导体棒从弧形轨道上 h 高处由静止释放， 导体棒最终恰好停在磁场 的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为 μ ，下列说法中正确的是 ( ) Bd 2gh A．电阻 R的最大电流为 R BdL B．通过导体棒的电荷量为 2R C．整个电路中产生的焦耳热为 mgh 1 D．电阻 R中产生的焦耳热为 2mg( h－ μ d) 1 2 解析：选 BD 导体棒下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得： mgh＝2mv，导 体棒到达水平面时的速度 v＝ 2gh，导体棒到达水平导轨后进入磁场， 受到水平向左的安培 力做减速运动，则刚到达水平导轨时的速度最大，所以最大感应电动势为 E＝ BLv，最大的 感应电流为 I BLv BL 2gh q＝ Φ BLd ＝ ＝ ，故 A 错误；通过导体棒的电荷量 ＝ ，故 B正确； 2R 2R 2R 2R 导体棒在整个运动过程中，由动能定理得： mgh－ WB－ μ mgd＝ 0－ 0，则克服安培力做功： WB ＝ － μ ，克服安培力做功转化为电路中的焦耳热， 故 C 错误；电阻与导体棒电阻相等， mgh mgd 通过它们的电流相等，则导体棒产生的焦耳热： R＝ 1 ＝ 1 B＝ 1 ( － μ ) ，故 D正确。 Q 2Q 2W 2 mgh mgd 4．(2017 ·大连模拟 ) 如图所示，上下不等宽的平行导轨， EF和 GH部分导轨间的距离 为 ， 和 部分的导轨间距为 3 ，导轨平面与水平面的夹角为 30°， 整个装