新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題64 電磁感應(yīng)中的單棒問題（原卷版）

專題64電磁感應(yīng)中的單棒問題導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1三類常見單棒問題目標(biāo)2三類含容單棒問題【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】三類常見單棒問題模型規(guī)律阻尼式（導(dǎo)軌光滑）1、力學(xué)關(guān)系：SKIPIF1<0；SKIPIF1<02、能量關(guān)系：SKIPIF1<03、動量電量關(guān)系：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0電動式（導(dǎo)軌粗糙）1、力學(xué)關(guān)系：SKIPIF1<0；SKIPIF1<02、動量關(guān)系：SKIPIF1<03、能量關(guān)系：SKIPIF1<04、穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：SKIPIF1<05、兩個極值：（1）最大加速度：v=0時,E反=0,電流、加速度最大。SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0最大速度：穩(wěn)定時，速度最大，電流最小。SKIPIF1<0SKIPIF1<0發(fā)電式（導(dǎo)軌粗糙）1、力學(xué)關(guān)系：SKIPIF1<02、動量關(guān)系：SKIPIF1<03、能量關(guān)系：SKIPIF1<04、穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：SKIPIF1<05、兩個極值：（1）最大加速度：當(dāng)v=0時，SKIPIF1<0。（2）最大速度：當(dāng)a=0時，SKIPIF1<0【例1】如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，左端間接一電阻R，質(zhì)量為m的金屬桿ab靜置于導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)給金屬桿一個水平向右的沖量Io，金屬桿運(yùn)動一段距離x后靜止，運(yùn)動過程中與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好．不計(jì)桿和導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g．則金屬桿ab在運(yùn)動過程中A．做勻減速直線運(yùn)動B．桿中的電流大小逐漸減小，方向從b流向aC．剛開始運(yùn)動時加速度大小為SKIPIF1<0D．電阻R上消耗的電功為SKIPIF1<0【例2】如圖所示，固定于水平面的“SKIPIF1<0”形導(dǎo)線框處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線框兩平行導(dǎo)軌間距為d，左端接一電動勢為E0，內(nèi)阻不計(jì)的電源。一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒MN垂直平行足夠長導(dǎo)軌放置并接觸良好，忽略摩擦阻力和導(dǎo)軌的電阻。閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動，經(jīng)過時間t，達(dá)到最大速度運(yùn)動的距離為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例3】如圖，固定在水平桌面上的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計(jì)，現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右沿導(dǎo)軌滑動，滑動中桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，金屬桿受到的安培力用F安表示，則下列說法正確的是（??）A．金屬桿ab做勻加速直線運(yùn)動B．金屬桿ab運(yùn)動過程回路中有逆時針方向的電流C．金屬桿ab所受到的F安先不斷增大，后保持不變D．金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間的平方成正比三類含容單棒問題模型規(guī)律放電式（先接1，后接2。導(dǎo)軌光滑）電容器充電量：SKIPIF1<0放電結(jié)束時電量：SKIPIF1<0電容器放電電量：SKIPIF1<0動量關(guān)系：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0功能關(guān)系：SKIPIF1<0無外力充電式（導(dǎo)軌光滑）達(dá)到最終速度時：電容器兩端電壓：SKIPIF1<0（v為最終速度）電容器電量：SKIPIF1<0動量關(guān)系：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0有外力充電式（導(dǎo)軌光滑）力學(xué)關(guān)系：SKIPIF1<0電流大小：SKIPIF1<0加速度大?。篠KIPIF1<0【例4】如圖，兩根相互平行的光滑長直金屬導(dǎo)軌固定在水平絕緣桌面上，在導(dǎo)軌的左端接入電容為C的電容器和阻值為R的電阻。質(zhì)量為m、阻值也為R的導(dǎo)體棒MN靜止于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個系統(tǒng)處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。開始時，電容器所帶的電荷量為Q，合上開關(guān)S后，（）A．通過導(dǎo)體棒SKIPIF1<0電流的最大值為SKIPIF1<0B．導(dǎo)體棒MN向右先加速、后勻速運(yùn)動C．導(dǎo)體棒SKIPIF1<0速度最大時所受的安培力也最大D．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱大于導(dǎo)體棒SKIPIF1<0上產(chǎn)生的焦耳熱【例5】如圖所示，光滑的平行長導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)體棒SKIPIF1<0靜止在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，電容SKIPIF1<0足夠大，原來不帶電；現(xiàn)使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，初速度為SKIPIF1<0，設(shè)導(dǎo)體棒的速度為SKIPIF1<0、動能為SKIPIF1<0、兩端的電壓為SKIPIF1<0，電容器上的電荷量為SKIPIF1<0。下列圖像中正確的是（）A． B．C． D．【例6】如圖甲所示，寬度為L的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，導(dǎo)軌左端連接一電容為C的電容器，將一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直放置，導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，用與導(dǎo)軌平行的外力F向右拉動導(dǎo)體棒，使導(dǎo)體棒由靜止開始運(yùn)動，作用時間t1后撤去力F，撤去力F前棒內(nèi)電流變化情況如圖乙所示，整個過程中電容器未被擊穿，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A．有外力作用時，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動B．有外力作用時，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做勻加速直線運(yùn)動C．外力F的沖量大小為SKIPIF1<0D．撤去外力F后，導(dǎo)體棒最終靜止在導(dǎo)軌上，電容器中最終儲存的電能為零【多維度分層專練】1．用如圖所示的電路來研究反電動勢，水平金屬導(dǎo)軌通過開關(guān)和電池相連，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下，當(dāng)開關(guān)閉合后，光滑導(dǎo)體棒由靜止開始運(yùn)動，與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)體棒最終以垂直導(dǎo)棒的速度v勻速運(yùn)動，電池的電動勢為E，回路的總電阻始終為R，導(dǎo)軌的間距為L，導(dǎo)棒與金屬導(dǎo)軌的夾角始終為53°，SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．導(dǎo)體棒兩端的感應(yīng)電動勢的方向?yàn)閍→bB．電源的電動勢與導(dǎo)棒速度的關(guān)系為SKIPIF1<0C．當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為u時，反電動勢為SKIPIF1<0，回路中的電流為SKIPIF1<0D．當(dāng)反電動勢為SKIPIF1<0，回路的電流為I時，能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為SKIPIF1<02．如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面成一定角度，兩導(dǎo)軌上端用一定值電阻相連，該裝置處于一勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上?，F(xiàn)有一金屬桿ab以沿導(dǎo)軌平面向上的初速度v0從導(dǎo)軌底端開始運(yùn)動，然后又返回到出發(fā)位置。在運(yùn)動過程中，ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)ab和導(dǎo)軌的電阻，則在下列圖像中，能正確描述金屬棒ab的速度與時間關(guān)系的是（）A．B．C．D．3．如圖甲所示，電阻不計(jì)、間距為l、足夠長的光滑平行導(dǎo)軌固定在一絕緣水平面內(nèi)，導(dǎo)軌左端連接阻值為R的定值電阻，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，接入電路的電阻也為R，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。金屬桿ab受到水平向右的拉力F作用沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動，拉力F與桿的速度v的關(guān)系如圖乙所示，圖中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0均為已知量。則該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<04．水平放置的光滑金屬長導(dǎo)軌MM′和NN′之間接有電阻R，導(dǎo)軌左、右兩區(qū)域分別處在方向相反且與軌道垂直的勻強(qiáng)磁場中，右側(cè)區(qū)域足夠長，方向如圖。設(shè)左、右區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2，一根金屬棒ab放在導(dǎo)軌上并與其正交，棒和導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。金屬棒在水平向右的恒定拉力作用下，在左邊區(qū)域中恰好以速度v做勻速直線運(yùn)動，則（）A．若B2＝B1，棒進(jìn)入右邊區(qū)域后ab受到安培力的方向發(fā)生改變B．若B2＝B1，棒進(jìn)入右邊區(qū)域中后仍以速度v做勻速運(yùn)動C．若B2＝2B1，棒進(jìn)入右邊區(qū)域后先做減速運(yùn)動，最后以速度SKIPIF1<0做勻速運(yùn)動D．若B2＝2B1，棒進(jìn)入右邊區(qū)域后先做加速運(yùn)動，最后以速度4v做勻速運(yùn)動5．如圖1、2中，除導(dǎo)體棒ab可動外，其余部分均固定不動，圖1中的電容器C原來不帶電。設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直于水平面（即紙面）向里的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長。現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，在圖1、2兩種情形下，關(guān)于導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．圖1中，ab棒先做勻減速運(yùn)動，最終做勻速運(yùn)動B．圖2中，ab棒先做加速度越來越小的減速運(yùn)動，最終靜止C．兩種情況下通過電阻的電荷量一樣大D．兩種情形下導(dǎo)體棒ab最終都保持勻速運(yùn)動6．電磁炮簡化原理圖如圖所示，電磁炮以大容量電容器為電源，電容器充電后放電，在導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒和彈體中形成放電電流，彈體與導(dǎo)體棒在安培力的推動下獲得動能。設(shè)電容器電容為C，充電后電壓為SKIPIF1<0，平行光滑金屬導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向下的勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)軌寬度為L，導(dǎo)體棒長也為L，導(dǎo)體棒與彈體質(zhì)量為m。在運(yùn)動過程中，導(dǎo)體棒始終垂直于導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒和彈體電阻均忽略不計(jì)。某次導(dǎo)體棒與彈體離開導(dǎo)軌時，電容器的帶電荷量減小為初狀態(tài)的SKIPIF1<0，則此次發(fā)射過程中導(dǎo)體棒與彈體離開導(dǎo)軌時獲得的動能為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．如圖所示的甲、乙圖中，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0是固定在同一水平面內(nèi)足夠長的平行金屬導(dǎo)軌。導(dǎo)體棒SKIPIF1<0垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌都處于垂直水平面向下的足夠大的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間接觸良好且摩擦不計(jì)，導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，甲圖中的電容器C原來不帶電。今給導(dǎo)體棒SKIPIF1<0一個向右的初速SKIPIF1<0，甲、乙圖中導(dǎo)體棒SKIPIF1<0在磁場中的最終運(yùn)動狀態(tài)是（）A．甲圖中棒SKIPIF1<0最終靜止，乙圖中SKIPIF1<0棒最終做勻速運(yùn)動B．甲圖、乙圖中，棒SKIPIF1<0最終均做勻速運(yùn)動C．甲圖中棒SKIPIF1<0最終做勻速運(yùn)動，乙圖中棒SKIPIF1<0最終靜止D．甲圖、乙圖中，棒SKIPIF1<0最終都靜止8．在甲、乙、丙、丁四圖中，除導(dǎo)體棒ab可以移動外，其余部分均固定不動，圖中的R為定值電阻，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻均不計(jì)，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌之間的摩擦力也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直于水平面（即紙面）向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長。圖甲、乙、丙中的導(dǎo)體棒ab均受外力F的作用，其中圖甲、丙中外力F為恒力，圖乙中外力F的功率恒定，圖丙中的電容器C原來不帶電，圖丁中的電容器C已充電，四個圖中導(dǎo)體棒ab從靜止到最終做勻速運(yùn)動的是（）A．圖甲 B．圖乙 C．圖丙 D．圖丁9．如圖所示，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置，與水平面夾角為30°，兩導(dǎo)軌間的距離為L，導(dǎo)軌頂端接有電容為C的電容器。一根質(zhì)量為m的均勻金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，與兩導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，重力加速度為g，不計(jì)一切電阻。由靜止釋放金屬棒，金屬棒下滑x的過程中電容器未被擊穿，下列說法正確的是（）A．金屬棒做加速度越來越小的加速運(yùn)動B．金屬棒下滑