專題15-單導體棒切割磁感線模型-高考物理電磁感應常用模型(原卷版)

高考物理《電磁感應》常用模型最新模擬題精練專題15單導體棒切割磁感線模型一．選擇題1.（2023年甘肅張掖一診）如圖所示，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌，其間距為L，導軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接。右端接一個阻值為R的定值電阻。平直部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高度為h處靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止。己知金屬棒與平直分導軌間的動摩擦因數(shù)為，金屬棒與導軌間接觸良好。則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中（）A.流過定值電阻的電流方向是 B.通過金屬棒的電荷量為C.金屬棒在磁場中運動的加速度不變 D.金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為2．（2022重慶高考）如圖1所示，光滑的平行導電軌道水平固定在桌面上，軌道間連接一可變電阻，導體桿與軌道垂直并接觸良好（不計桿和軌道的電阻），整個裝置處在垂直于軌道平面向上的勻強磁場中。桿在水平向右的拉力作用下先后兩次都由靜止開始做勻加速直線運動，兩次運動中拉力大小與速率的關(guān)系如圖2所示。其中，第一次對應直線①，初始拉力大小為，改變電阻阻值和磁感應強度大小后，第二次對應直線②，初始拉力大小為，兩直線交點的縱坐標為。若第一次和第二次運動中的磁感應強度大小之比為k、電阻的阻值之比為m、桿從靜止開始運動相同位移的時間之比為n，則k、m、n可能為（）A．B．C．D．3..(2022山東聊城一模)如圖所示，兩光滑導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B，導軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點為坐標原點，狹縫右側(cè)兩導軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導軌左端相連，導軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點開始以速度v向右勻速運動，導軌和金屬棒電阻忽略不計，下列說法正確的是（）A.金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶正電B.金屬棒到達時，電容器極板上的電荷量為C.通過金屬棒的電流為D.金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定4..(2022河北唐山一模)兩相同的“冂”形光滑金屬框架豎直放置，框架的一部分處在垂直紙面向外的條形勻強磁場中，如圖所示。兩長度相同粗細不同的銅質(zhì)金屬棒a、b分別從兩框架上相同高度處由靜止釋放，下滑過程中金屬棒與框架接觸良好，框架電阻不計，下列說法中正確的是（）

A.金屬棒a、b在磁場中的運動時間相等B.到達磁場下邊界時，粗金屬棒b的速度大C.通過磁場過程中，流過粗金屬棒b的電量多D.通過磁場過程中，粗金屬棒b產(chǎn)生熱量多5.．（2021河北名校聯(lián)盟一模）如圖所示，一個直徑為L，電阻為r的半圓形硬導體棒AB，在水平恒力F作用下，沿光滑固定水平U形框架勻速運動，該區(qū)域存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，框架左側(cè)接電阻R，導軌電阻不計，則半圓形導體棒的速度大小和B、A間的電勢差UAB分別為A．，B．，C．，D．，6.(多選)（2020屆湖南省常德市高三一模）如圖所示，光滑、平行的金屬軌道分水平段(左端接有阻值為R的定值電阻)和半圓弧段兩部分，兩段軌道相切于N和N′點，圓弧的半徑為r，兩金屬軌道間的寬度為d，整個軌道處于磁感應強度為B，方向豎直向上的勻強磁場中．質(zhì)量為m、長為d、電阻為R的金屬細桿置于框架上的MM′處，MN=r.在t=0時刻，給金屬細桿一個垂直金屬細桿、水平向右的初速度v0，之后金屬細桿沿軌道運動，在t=t1時刻，金屬細桿以速度v通過與圓心等高的P和P′；在t=t2時刻，金屬細桿恰好通過圓弧軌道的最高點，金屬細桿與軌道始終接觸良好，軌道的電阻和空氣阻力均不計，重力加速度為g.以下說法正確的是()A．t=0時刻，金屬細桿兩端的電壓為Bdv0B．t=t1時刻，金屬細桿所受的安培力為C．從t=0到t=t1時刻，通過金屬細桿橫截面的電量為D．從t=0到t=t2時刻，定值電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為7.(多選)（2020屆湖南省常德市高三二模）如圖所示，兩條相距為L的光滑平行金屬導軌位于水平面（紙面）內(nèi)，其左端接一阻值為R的電阻，導軌平面與磁感應強度大小為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計。金屬棒ab垂直導軌放置并接觸良好，接入電路的電阻也為R。若給棒以平行導軌向右的初速度v0，當流過棒截面的電荷量為q時，棒的速度減為零，此過程中棒發(fā)生的位移為x。則在這一過程中（）A．導體棒作勻減速直線運動B．當棒發(fā)生位移為時，通過棒的電量為C．在通過棒的電荷量為時，棒運動的速度為D．定值電阻R釋放的熱量為8.（2020屆河北省石家莊巿第二中學高三教學質(zhì)量檢測）如圖1所示，光滑的平行豎直金屬導軌AB、CD相距L，在A、C之間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向上、寬為5d的勻強磁場，磁感應強度為B，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導體棒放在磁場下邊界ab上（與ab邊重合），．現(xiàn)用一個豎直向上的力F拉導體棒，使它由靜止開始運動，已知導體棒離開磁場前已開始做勻速直線運動，導體棒與導軌始終垂直且保持良好接觸，導軌電阻不計，F(xiàn)隨導體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖2所示，下列判斷正確的是（）A．導體棒經(jīng)過磁場的過程中，通過電阻R的電荷量為B．導體棒離開磁場時速度大小為C．離開磁場時導體棒兩端電壓為D．導體棒經(jīng)過磁場的過程中，電阻R產(chǎn)生焦耳熱為9.(多選)（2020屆河南省六市高三第一次聯(lián)合調(diào)研監(jiān)測）如圖，光滑平行金屬導軌間距為L，與水平面夾角為θ，兩導軌上端用阻值為R的電阻相連，該裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面。質(zhì)量為m的金屬桿ab以沿導軌平面向上的初速度v0從導軌底端開始運動，然后又返回到出發(fā)位置。在運動過程中，ab與導軌垂直且接觸良好，不計ab和導軌的電阻及空氣阻力。則（）A．初始時刻金屬桿的加速度為B．金屬桿上滑時間小于下滑時間C．在金屬桿上滑和下滑過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量相同D．在金屬桿上滑和下滑過程中通過電阻R上的電荷量相同10（2020河北石家莊期末調(diào)研）如圖所示，光滑平行金屬導軌與水平面間的夾角為θ，導軌電阻不計，下端與阻值為R的電阻相連。勻強磁場垂直導軌平面向上，磁感應強度大小為B．一質(zhì)量為m、長為L、電阻為r的導體棒垂直導軌放置，從ab位置以初速度v沿導軌向上運動，剛好能滑行到與ab相距為s的a′b'位置，然后再返回到ab。該運動過程中導體棒始終與導軌保持良好接觸，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.向上滑行過程中導體棒做勻減速直線運動

B.上滑過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為

C.向下滑行過程中通過電阻R的電荷量為

D.電阻R在導體榛向上滑行過程中產(chǎn)生的熱量小于向下滑行過程中產(chǎn)生的熱量11.（2020高考模擬示范卷5）如圖所示，間距為l的光滑平行金屬導軌平面與水平面之間的夾角=30°，導軌電阻不計。正方形區(qū)域abcd內(nèi)勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于導軌平面向上。甲、乙兩金屬桿電阻相同、質(zhì)量均為m，垂直于導軌放置。起初甲金屬桿位于磁場上邊界ab處，乙位于甲的上方，與甲間距也為l。現(xiàn)將兩金屬桿同時由靜止釋放，從此刻起，對甲金屬桿施加沿導軌的拉力，使其始終以大小為a=的加速度向下勻加速運動。已知乙金屬桿剛進入磁場時做勻速運動，重力加速度為g，則下列說法正確的是A.每根金屬桿的電阻B.甲金屬桿在磁場區(qū)域運動過程中，拉力對桿做的功在數(shù)值上等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱C.乙金屬桿在磁場區(qū)域運動過程中，安培力的功率是D.從乙金屬桿進入磁場直至其離開磁場過程中，回路中通過的電量為12.(2020·衢州質(zhì)檢)如圖所示，將一根絕緣硬金屬導線彎曲成一個完整的正弦曲線形狀，它通過兩個小金屬環(huán)與長直金屬桿導通，圖中a、b間距離為L，導線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是d.右邊虛線范圍內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直于彎曲導線所在平面向里的勻強磁場，磁場區(qū)域的寬度為eq\f(3L,4).現(xiàn)在外力作用下導線沿桿以恒定的速度v向右運動，t＝0時刻a環(huán)剛從O點進入磁場區(qū)域．則下列說法正確的是()A．t＝eq\f(L,2v)時刻，回路中的感應電動勢為BdvB．t＝eq\f(3L,4v)時刻，回路中的感應電動勢為2BdvC．t＝eq\f(L,4v)時刻，回路中的感應電流第一次開始改變方向D．t＝eq\f(L,2v)時刻，回路中的感應電流第一次開始改變方向13．（2020全國高考模擬10）CD、EF是兩條水平放置的阻值可忽略的平行金屬導軌，導軌間距為L，在水平導軌的左側(cè)存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，磁場區(qū)域的寬度為d，如圖所示。導軌的右端接有一阻值為R的電阻，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接。將一阻值為R、質(zhì)量為m的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處。已知導體棒與水平導軌接觸良好，且與水平導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，下列說法正確的是()A．通過電阻R的最大電流為eq\f(BL\r(2gh),2R)B．流過電阻R的電荷量為eq\f(BdL,2R)C．整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghD．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(h－μd)14.如圖，水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細圓環(huán)，環(huán)面水平，圓環(huán)總電阻為r；空間有一勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向豎直向下；一長度為2R、電阻可忽略的導體棒AC置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切，切點為棒的中點。一拉力作用于棒中點使其以恒定加速度a從靜止開始向右運動，運動過程中棒與圓環(huán)接觸良好。下列說法正確的是A．棒運動過程中產(chǎn)生的感應電流在棒中由A流向CB．棒通過整個圓環(huán)所用的時間為eq\r(\f(2R,a))C．棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為eq\f(4BR\r(2Ra),r)D．棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為eq\f(16B2R2\r(2Ra),r)15.如圖所示，兩完全相同的阻值可忽略的平行導軌傾斜地固定在水平面上，兩導軌之間的距離為L，導軌與水平面之間的夾角為θ，在導軌的頂端連接一阻值為R的定值電阻．在導軌間有4條與導軌垂直的虛線1、2、3、4，且相鄰兩虛線之間的距離均為d，整個裝置處在垂直導軌平面向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中．一質(zhì)量為m、阻值可忽略的金屬棒垂直導軌從虛線1處由靜止釋放，已知金屬棒僅與虛線2、3間涂有絕緣涂層的導軌有摩擦，金屬棒在整個運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，金屬棒到達虛線2之前已經(jīng)開始做勻速直線運動，并一直勻速運動到達虛線4處，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．金屬棒在開始做勻速運動之前做勻加速直線運動B.在虛線2、3之間，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為tanθC．金屬棒在虛線4處的速度大小為eq\f(mgR,B2L2)D．金屬棒由虛線1到達虛線4的過程中定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為2mgdsinθ－eq\f(m3g2R2sin2θ,2B4L4)16.(多選)如圖所示，兩根足夠長平行金屬導軌傾角θ＝30°，導軌上、下端各接電阻R＝20Ω，導軌電阻忽略不計，導軌寬度L＝2m，勻強磁場垂直導軌平面向上，磁感應強度B＝1T。金屬棒ab質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝10Ω，在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過程中始終與導軌垂直且與導軌接觸良好。當金屬棒ab下滑高度h＝3m時，速度恰好達到最大值v＝2m/s，取g＝10m/s2。則此時下列說法正確的是A．a(chǎn)b棒受到沿導軌向上的安培力為0.4NB．a(chǎn)b棒兩端的電壓為2VC．每個電阻R中產(chǎn)生熱量為0.7JD．a(chǎn)b棒所受摩擦力為0.1N19如圖所示，已知水平導軌MN、PQ的間距恒為L，導軌左側(cè)連接一個半徑為r的四分之一光滑圓弧軌道ME、PF，水平導軌的右側(cè)連接一阻值為R的定值電阻，在水平導軌MDCP區(qū)域存在一個磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場，其磁場寬度為d?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、接入電路的電阻也為R的金屬桿沿著水平導軌以初速度v0從磁場邊界CD向左滑入磁場中，并恰好能到達與圓心等高的位置EF，之后剛好能返回到磁場右邊界CD．若金屬桿與水平導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，不計導軌電阻，重力加速度大小為g，金屬桿在運動過程中始終與水平導軌垂直且接觸良好。則以下判斷正確的是（）A.金屬桿通過圓弧軌道最低處PM位置時受到的彈力大小2mg

B.整個過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為14mv02-μmgd

21如圖所示是某同學自制的電流表原理圖，質(zhì)量為m的均勻金屬桿MN與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k，在邊長為ab＝L1、bc＝L2的矩形區(qū)域abcd內(nèi)均有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。MN的右端連接一絕緣輕指針，可指示出標尺上的刻度，MN的長度大于ab，當MN中沒有電流通過且靜止時，MN與ab邊重合，且指針指在標尺的零刻度；當MN中有電流時，指針示數(shù)可表示電流大小，MN始終在紙面內(nèi)且保持水平，重力加速度為g，則()A．要使電流表正常工作，MN中電流方向應從N至MB．當該電流表的示數(shù)為零時，彈簧的伸長量不為零C．該電流表的量程是Im＝eq\f(kL2,BL1)D．該電流表的刻度是均勻的22．如圖，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行光滑導軌ab與cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連．質(zhì)量為m、電阻不計的導體棒垂直于導軌放置并可沿導軌自由滑動．整個裝置放于勻強磁場中，磁場的方向豎直向上(圖中未畫出)，磁感應強度的大小為B．導體棒的中點系一個不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一個質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)．現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用h表示物塊下落的高度(物塊不會觸地)，g表示重力加速度，其他電阻不計，則()A．電阻R中的感應電流方向由a到cB．物塊下落的最大加速度為gC．若h足夠大，物塊下落的最大速度為eq\f(mgR,B2l2)D．通過電阻R的電荷量為eq\f(Blh,R)23.如圖所示，幾位同學在學校的操場上做“搖繩發(fā)電”實驗：把一條較長電線的兩端連在一個靈敏電流計上的兩個接線柱上，形成閉合回路。兩個同學分別沿東西方向站立，女生站在西側(cè)，男生站在東側(cè)，他們沿豎直方向迅速上下?lián)u動這根電線。假設圖中所在位置地磁場方向與地面平行，由南指向北。下列說法正確的是A.當電線到最高點時，感應電流最大B.當電線向下運動時，B點電勢高于A點電勢C.當電線向下運動時，通過靈敏電流計的電流是從B流向AD.兩個同學沿南北方向站立時，電路中能產(chǎn)生更大的感應電流二、計算題1．（11分）（2023江西紅色十校第一次聯(lián)考）如圖，間距為L的足夠長的“”形金