高考物理二轮复习专项训练模型58电磁感应中的双棒切割模型（原卷版）

模型58电磁感应中的双棒切割模型1.（2022天津学业水平选择性考试）如图所示，边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知SKIPIF1<0，在滑入和滑出磁场区域的两个过程中（）A.铝框所用时间相同 B.铝框上产生的热量相同C.铝框中的电流方向相同 D.安培力对铝框的冲量相同2.（2023高考选择性考试辽宁卷）如图，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为d和2d，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B。已知导体棒MN的电阻为R、长度为d，导体棒PQ的电阻为2R、长度为2d，PQ的质量是MN的2倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧，两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的足（）A.弹簧伸展过程中、回路中产生顺时针方向的电流B.PQ速率为v时，MN所受安培力大小为SKIPIF1<0C.整个运动过程中，MN与PQ的路程之比为2：1D.整个运动过程中，通过MN的电荷量为SKIPIF1<03．（2023高考北京卷）如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出．线框的边长小于磁场宽度．下列说法正确的是（）A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等4.（2022福建高考）如图（a），一倾角为SKIPIF1<0的绝缘光滑斜面固定在水平地面上，其顶端与两根相距为L的水平光滑平行金属导轨相连；导轨处于一竖直向下的匀强磁场中，其末端装有挡板M、N．两根平行金属棒G、H垂直导轨放置，G的中心用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与斜面底端的物块A相连；初始时刻绳子处于拉紧状态并与G垂直，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧与水平面平行．从SKIPIF1<0开始，H在水平向右拉力作用下向右运动；SKIPIF1<0时，H与挡板M、N相碰后立即被锁定．G在SKIPIF1<0后的速度一时间图线如图（b）所示，其中SKIPIF1<0段为直线．已知：磁感应强度大小SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，G、H和A的质量均为SKIPIF1<0，G、H的电阻均为SKIPIF1<0；导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力均忽略不计；H与挡板碰撞时间极短；整个运动过程A未与滑轮相碰，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，重力加速度大小取SKIPIF1<0，图（b）中e为自然常数，SKIPIF1<0．求：（1）在SKIPIF1<0时间段内，棒G的加速度大小和细绳对A的拉力大小；（2）SKIPIF1<0时，棒H上拉力的瞬时功率；（3）在SKIPIF1<0时间段内，棒G滑行的距离．最新模拟题1.（2024贵州遵义重点高中期末）.如图所示，在水平地面上方固定两根足够长的光滑金属导轨，两导轨平行且位于同一水平面内，间距为L。导轨右侧水平地面上固定一倾角为θ的斜面，斜面底端位于导轨右端正下方。在导轨上放置两根相距较远的金属棒ab和cd，两棒质量均为m，长度均为L，电阻均为R。金属导轨间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时cd棒静止，给ab棒一个水平向右的瞬时初速度v0，一段时间后ab棒和cd棒共速，之后cd棒离开导轨无转动地做平抛运动，cd棒落在斜面上时速度恰好与斜面垂直。两棒在导轨上运动过程中均与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻和空气阻力，重力加速度为g。求：（1）开始时cd棒的安培力大小；（2）cd棒做平抛运动的时间；（3）在两棒共速前，当cd棒的速度为SKIPIF1<0时（SKIPIF1<0），回路中电流I'的大小。2.（2024江西红色十校9月联考）如图所示，间距为L的足够长光滑平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，质量均为m的金属棒ab、cd垂直放在导轨上，两金属棒接入电路的电阻均为R，垂直于导轨的虚线ef左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，虚线ef的右侧没有磁场，给金属棒ab一个水平向右的初速度v0，已知cd棒到达ef前已匀速运动，ab、cd棒不会发生相碰，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，ab棒出磁场时速度刚好为零，则下列说法正确的是（）A.cd棒最终速度为零B.cd棒从静止运动到ef过程中通过电荷量为SKIPIF1<0C.整个过程，金属棒ab中产生的焦耳热为SKIPIF1<0D.整个过程，金属棒ab克服安培力做的功为SKIPIF1<03.（18分）（2023年10月宜荆荆随高三联考）如图所示，两电阻不计的足够长光滑金属轨道EG、FH平行排列，间距SKIPIF1<0。EF右侧水平部分有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小SKIPIF1<0。导体棒PQ质量SKIPIF1<0，电阻SKIPIF1<0，静止在边界EF右侧x处。导体棒MN质量SKIPIF1<0，电阻SKIPIF1<0，由轨道左侧高h处由静止下滑，运动过程中两杆始终与轨道接触良好，重力加速度取SKIPIF1<0。（1）若SKIPIF1<0，求MN进入磁场时导体棒PQ所受安培力F的大小；（2）若SKIPIF1<0，两棒在磁场中运动时发生弹性碰撞，求从MN进入磁场到两棒达到稳定过程中，导体棒MN上产生的焦耳热SKIPIF1<0；（3）若SKIPIF1<0米，SKIPIF1<0米，要求MN与PQ运动过程中恰好不相撞，求a与b满足的函数关系。4.（2023福建南平政和一中质检）如图所示为两根间距为L的光滑平行金属导轨，SKIPIF1<0左侧向上弯曲，右侧水平，水平导轨处在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中。两根金属棒MN、PQ垂直导轨放置，与导轨接触良好，MN、PQ棒的长度均为L、质量均为m、阻值均为R。金属棒MN从竖直高度h处由静止释放沿导轨下滑。导轨电阻不计，整个过程金属棒MN和PQ未相碰，则（）A.金属棒MN进入磁场时，金属棒PQ两端电压大小为SKIPIF1<0B.释放后金属棒MN的最小速度为0C.整个过程中流过金属棒PQ的电荷量为SKIPIF1<0D.整个过程中闭合回路产生的焦耳热为SKIPIF1<05.（2023山东部分重点中学考前热身押题）如图所示，足够长的光滑金属导轨水平放置，导轨两个边分别平行，电阻可忽略。导体棒PQ、MN置于导轨上不同宽度处，初状态均处于静止状态，左侧导轨间距为右侧导轨间距的2倍。用水平恒力F向右拉动MN，运动过程中，装置始终处于竖直向上的匀强磁场中，导体棒未脱离原宽度处的导轨且与导轨保持良好接触。经过一段时间后（）A.导体棒MN的速度大小趋于恒定值B.导体棒MN的加速度大小趋于恒定值C.导体棒PQ所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒MN和导体棒PQ的速度趋于相等6．（2023四川成都七中二诊）间距为L的平行光滑金属导轨MN、PQ水平段处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，导轨的弯曲段处在磁场之外，如图甲所示。导体棒a与b接入电路的有效电阻分别为R、2R。导体棒a的质量为m，b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弯曲段导轨上距水平段某一高度处由静止释放，刚进入磁场时导体棒a受到的安培力的大小为F，以导体棒a刚进入磁场时为计时起点，导体棒a的速度随时间变化的v—t图像如图所示（v0未知）。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度大小为g，以下说法中正确的是（）A．导体棒a释放时距导轨水平段的高度SKIPIF1<0B．导体棒b的质量为2mC．0~t1这段时间内通过a、b棒的电荷量之比为1：2D．0~t2这段时间内导体棒b产生的内能SKIPIF1<07.（2023四川成都石室中学二诊）两根相互平行、足够长的光滑金属导轨ACD-A1C1D1固定于水平桌面上，左侧AC-A1C1轨道间距为L，右侧CD-C1D1轨道间距为2L，导轨所在区域存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。如图所示，两横截面积相同、由同种金属材料制成的导体棒a、b分别置于导轨的左右两侧，已知导体棒a的质量为m。某时刻导体棒a获得一个初速度v0开始向右运动，导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。关于导体棒以后的运动，下列说法正确的是（）A.导体棒a、b运动稳定后，相等时间内通过的位移之比是2∶1B.导体棒a、b运动稳定后的速度分别为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C.从开始到运动稳定的过程中，通过导体棒a的电荷量为SKIPIF1<0D.从开始到运动稳定的过程中，导体棒b产生的热量为SKIPIF1<08.（2023湖南怀化二模）如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨间距l=0.9m，与水平面夹角SKIPIF1<0，正方形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度B=2T，方向垂直于斜面向上。甲、乙是两根质量相同、电阻均为SKIPIF1<0的金属杆，垂直于导轨放置。甲置于磁场的上边界ab处，乙置于甲上方l处，现将两金属杆由静止同时释放，并立即在甲上施加一个沿导轨方向的拉力F，甲始终以SKIPIF1<0的加速度沿导轨向下运动，乙进入磁场时恰好做匀速运动，g取SKIPIF1<0。则（）A.甲穿过磁场过程中拉力F随时间均匀增大B.每根金属杆的质量为0.3kgC.乙穿过磁场过程中安培力的功率是3WD.乙穿过磁场过程中，通过整个回路的电荷量为SKIPIF1<09.（2023河北唐山一模）如图所示，两根光滑足够长且电阻不计的平行金属导轨MNPQ和SKIPIF1<0，固定水在平面上，MN与SKIPIF1<0距离为2l，PQ与SKIPIF1<0距离为l。金属棒a和b的质量分别为2m和m、长度分别为2l与l，金属棒a、b分别垂直放在导轨SKIPIF1<0和SKIPIF1<0上，静止在导轨上。整个装置处于竖直向下的、磁感强度为B的匀强磁场中。现a棒获得水平向右初速度SKIPIF1<0，两棒运动时始终保持平行且a总在SKIPIF1<0上运动，b总在SKIPIF1<0上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的（）A.金属棒a流过的电荷量是SKIPIF1<0B.金属棒a和b均做加速度相同匀加速直线运动C.金属棒a和b均做速度相等的匀速直线运动D.回路感应电动势为零10.(2023鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5月模拟)如图所示，两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，电阻不计，导轨最右端接有阻值为R的定值电阻；整个装置处于两种磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场中，虚线为两磁场的分界线。质量均为m的两根金属棒MN、PQ静止于导轨上，两金属棒接入电路的电阻均为R，与导轨间的动摩擦因数均为SKIPIF1<0（设金属棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力），两棒始终与导轨垂直且接触良好。某时刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由静止开始运动，直到PQ刚好要滑动的过程中，通过金属棒PQ的电荷量为q，重力加速度为g，试求：（1）PQ刚好要滑动时，金属棒MN的速度大小；（2）上述过程中金属棒MN在导轨上运动的距离；（3）上述过程中金属棒MN产生的焦耳热为多少？11.（2023湖南名校高二联考）如下图所示，足够长的水平轨道左侧部分SKIPIF1<0轨道间距为2L，右侧部分SKIPIF1<0的轨道间距为L，圆弧轨道与水平轨道相切于SKIP