2018届高三物理二轮复习练习：电磁感应 提能增分练（三） Word版含解析.docVIP

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v0，ab的最终运动状态是(　　) 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。 2. (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WF－Wf－W安培－WG＝mv2－0，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。 3. (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(　　) A．电阻R的最大电流为 B．通过导体棒的电荷量为 C．整个电路中产生的焦耳热为mgh D．电阻R中产生的焦耳热为mg(h－μd) 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＝mv2，导体棒到达水平面时的速度v＝，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＝＝，故A错误；通过导体棒的电荷量q＝＝，故B正确；导体棒在整个运动过程中，由动能定理得：mgh－WB－μmgd＝0－0，则克服安培力做功：WB＝mgh－μmgd，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，通过它们的电流相等，则导体棒产生的焦耳热：QR＝Q＝WB＝(mgh－μmgd)，故D正确。 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L，PQ和MN部分的导轨间距为3L，导轨平面与水平面的夹角为30°，整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中。金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上的作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F的大小为(　　) A.mg　　　B．mg　　　C.mg　　　D.mg 解析：选A　设ab杆向上做切割磁感线运动时，产生感应电流大小为I，受到安培力大小为：F安＝BIL，对于cd，由平衡条件有：BI·3L＝mgsin 30°，对于ab杆，由平衡条件有：F＝mgsin 30°＋BIL，综上可得：F＝mg，故A正确。 5．(2017·天津第一中学模拟)如图甲所示，光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道平滑连接。轨道宽度均为L＝1 m，电阻忽略不计。水平向右的匀强磁场仅分布在水平轨