高考物理总复习第11单元电磁感应专题11电磁感应中的导体棒和导轨问题

专题11电磁感应中的导体棒和导轨问题热点题型探究热点一单棒和导轨问题考向一

水平导轨,有初速度无外力例1

[2021·长沙模拟]如图所示,在磁感应强度B=0.2T、方向与纸面垂直的匀强磁场中有水平放置的两平行金属导轨ab、cd,其间距l=50cm,a、c间接有阻值为R的定值电阻.现有一电阻为r的导体棒MN跨放在两导轨间,并以v=10m/s的恒定速度向右运动,a、c间电压为0.8V,且a点电势高.其余电阻忽略不计.问:热点题型探究(1)导体棒产生的感应电动势是多大?(2)通过导体棒的电流方向如何?磁场的方向是指向纸里,还是指向纸外?(3)R与r的比值是多少?热点题型探究

考向二

水平导轨,有外力且为恒力例2

如图所示,空间存在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直金属导轨,其间距L=0.2m,阻值为R=0.3Ω的定值电阻接在导轨一端,跨放在导轨上的导体棒质量m=0.1kg,接入电路的电阻r=0.1Ω,已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始,对导体棒施加一个大小为F=0.45N、方向水平向左的恒定拉力,使其从静止开始沿导轨滑动,棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好,g取10m/s2.(1)求导体棒所能达到的最大速度.(2)试定性画出导体棒运动的速度—时间图像.热点题型探究热点题型探究

热点题型探究

考向三

水平导轨,有外力且为变力例3

如图甲所示,一对光滑平行金属轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,定值电阻R=1.0Ω,有一导体杆静止放在轨道上,杆与两轨道垂直,杆及轨道的电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直于轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆,使其做匀加速直线运动,测得力F与时间t的关系如图乙所示,求杆的质量m和加速度a的大小.热点题型探究[答案]0.1kg

10m/s2

热点题型探究在图乙中取两点坐标值代入上式,t=10s时,F=2N,有2=ma+0.1a

t=20s时,F=3N,有3=ma+0.2a

解得m=0.1kg,a=10m/s2热点题型探究考向四

单杆切割有效长度变化问题例4

如图所示,顶角θ=45°的光滑金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动.导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨的接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶角O处,求:(1)t时刻流过导体棒的电流大小I和电流方向.(2)导体棒做匀速直线运动时水平外力F的表达式.(3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热

Q.热点题型探究

热点题型探究

热点题型探究考向五

含电容器的单杆问题例5

[2021·大连模拟]如图所示,竖直放置的光滑平行金属导轨相距为l,导轨一端接有一个电容器,电容为C,匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度为B,质量为m的金属棒ab可紧贴导轨自由滑动.现让金属棒ab从离地面高为h的位置由静止下滑,不考虑空气阻力,也不考虑任何部分的电阻和自感作用,重力加速度为g,则金属棒ab落地时的速度为多大?热点题型探究

热点题型探究热点二双棒和导轨问题热点题型探究考向一

等间距水平导轨,无水平外力作用例6

[2021·天津模拟]两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为l.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量均为m,电阻均为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0.热点题型探究

热点题型探究

热点题型探究

考向二

不等间距水平导轨,无水平外力作用例7

如图所示,光滑金属导轨EF、GH等高平行放置,EG间宽度为FH间宽度的3倍,导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高.ab、cd是质量均为m的金属棒,现让ab棒从离水平轨道h高处的弧形段上由静止下滑,设导轨足够长,重力加速度为g,求:(1)ab、cd棒的最终速度;(2)全过程中感应电流产生的焦耳热.热点题型探究

热点题型探究

热点题型探究考向三

等间距水平导轨,受水平外力作用例8

[2021·绍兴模拟]两根平行的金属导轨固定在同一水平面上,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计,导轨间的距离l=0.20m,两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω.在t=0时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,则此时两金属杆的速度各为多少?热点题型探究

热点题型探究考向四

不等间距水平导轨,有水平外力作用例9

如图所示,水平平面内固定两平行的光滑金属导轨,左边导轨间的距离为2L,右边导轨间的距离为L,左右部分用导电材料连接,两导轨间都存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间,ab棒的质量为2m,电阻为2r,cd棒的质量为m,电阻为r,其他部分电阻不计.原来两棒均处于静止状态,现