2019年高考物理二轮复习模型突破训练6导体棒+导轨模型.doc

模型突破训练(六)导体棒导轨模型 (限时：20分钟)1. (2018·永州三次模拟)如图4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，棒与金属导轨接触良好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，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()图4Aab棒中的电流方向由a到bBcd棒先加速运动后匀速运动Ccd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力D力F做的功等于两棒产生的电热与ab棒增加的机械能之和Cab棒竖直向上运动，切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断可知，ab棒中的感应电流方向为ba，故A错误cd棒中感应电流由c到d，其所在的区域有向下磁场，所受的安培力向里，cd棒所受的摩擦力向上；ab棒做匀加速直线运动，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棒先加速运动后减速运动，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，根据B项的分析可知，最大值会大于重力，故C正确；根据功能关系可知，力F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和，故D错误2.如图5所示，水平桌面上放着一对平行的金属导轨，左端与一电源相连，中间还串有一开关K，导轨上放着一根金属棒ab，空间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场已知两导轨间距为d，电源电动势为E，导轨电阻及电源内阻均不计，ab棒的电阻为R，质量为m，棒与导轨间摩擦不计闭合开关K，ab棒向右运动并从桌边水平飞出，已知桌面离地高度为h，金属棒落地点的水平位移为s.下面的结论中正确的是()图5A开始时ab棒离导轨右端的距离LB磁场力对ab棒所做的功WC磁场力对ab棒的冲量大小ImsDab棒在导轨上运动时间tCab受到的安培力为：FBId，ab棒离开桌面后做平抛运动，水平方向svt，竖直方向：hgt2，解得：vs，对于加速过程由动能定理可知：WFLmv2，联立解得：L，故A错误；磁场力对ab棒所做的功为：Wmv2，故B错误；由动量定理可知，冲量Imvms，故C正确；根据动量定理可得：t，故D错误3(2018·湖北重点高中联考)如图6所示，两根足够长的光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的斜面上，导轨宽度为L0.1 m，导轨下端接有电阻，其阻值为R0.1 ，两导轨间存在一方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B01.0 T的匀强磁场轻绳一端通过光滑定滑轮，竖直悬吊质量为m0.01 kg的小木块，另一端平行于斜面系在质量为4m电阻不计的金属棒的中点将金属棒从PQ位置静止释放，金属棒将沿导轨下滑，金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g10 m/s2，求：(导轨电阻忽略不计)图6(1)金属棒在匀速运动时的速度大小v0；(2)若从金属棒达到速度v0时开始计时，此时金属棒离导轨底端的距离为s(s足够大)，从t0时刻开始，磁场的磁感应强度大小B随时间t发生变化，此过程中，无电流通过电阻R，请写出磁感应强度大小B随时间t变化的关系式(结果可含有s)【解析】(1)金属棒匀速运动时， 对金属棒由平衡条件有：4mgsin 30°FTF安其中FTmg，F安B0IL由欧姆定律有：I由法拉第电磁感应定律有：EB0Lv0联立解得：v01.0 m/s.(2)对金属棒和木块组成的系统， 由牛顿第二定律有：4mgsin 30°mg5ma解得：a2.0 m/s2依题应满足： B0LsBL解得：B(T)【答案】(1)1.0 m/s(2)B(T)4. (2018·江淮十校联考)如图7所示，MN、PQ为两条平行的光滑金属直轨道，导轨平面与水平面成30°角，M、P之间接有电阻箱R，导轨所在空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r，现从静止释放金属杆ab，测得最后的最大速度为v1，已知轨道间距为L，重力加速度取g，轨道足够长且电阻不计求：图7(1)电阻箱接入电路的电阻多大？(2)若当金属棒下滑的距离为s时，金属棒的加速度大小为a，则此时金属棒运动的时间为多少？(3)当金属棒沿导轨匀速下滑时，将电阻箱的电阻瞬间增大为r，此后金属棒再向下滑动d的距离时，导体棒再次达到最大速度，求下滑d的距离过程中，回路中产生的焦耳热【解析】(1)设电阻箱接入电路的电阻为R1，当金属杆以最大速度下滑时mgsin BILIEBLv1解得：R1r.(2)设金属棒下滑的距离为s时，金属棒的速度为v2，则mgsin ma 解得：v2v1根据动量定理：tmv整体过程中：mgsin tvtmv有mgtsmv2解得t.(3)当电阻箱的电阻瞬间增大为r后，电路中电流减小，导体棒向下做加速运动，当速度再次增大为最大速度时，mgsin 解得v3v1根据能量守恒，此过程中回路产生的总焦耳热：Qmgdsin mgdmv.【答案】(1)r(2)(3)mgdmv5