2017-2018学年高考物理专题48电磁感应中的“杆导轨”模型问题小题狂刷

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1、M48电磁感应中的“杆+导轨”模型问题1・倾角为Q的光滑导电轨道间接有电源，轨道间距为厶轨道上放一根质量为加的金属+1:ab,金属杆中的电流为/，现加一垂直金屈杆"的匀强磁场，如图所示，日力杆保持静止，则磁感应强度方向和大小可能为A.方向垂直轨道平面向上吋，磁感应强度最小，大小为加gsmoILB.z正向，大小为些ILC.x正向，大小为竺ILD.2正向，大小为些业IL【答案】ACD【解析】当磁场垂直轨道平面向上时，根据平衡条件：m^a=BIL?则月二些嘗，此时£最小,llr故选项A正确；当磁场沿z正方向时，安培力水平向右，由平衡条件可得，m^a=BIL?则B=賞笄，故选

2、项B错误,D正确;当磁场沿x正向时，安培力竖直向上次U根擔平衡条件：加g=B?L,Hr贝壯B=器,故选项C正确。IL【名师点睛】受力分析后，根据平衡条件，写出平衡方程，结合安培力公式，并根据左手定则，即可求解。2.如图所示，一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场屮，处于静止状态.现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是A.一直增大B.先减小后增大D.始终为零C.先增大后减小【答案】AB【解析】由左手定则可得安培力方向沿斜面向上，若安培力较犬，使得导体棒受到也増犬，所以A正确;由左手定则可得安培力方向沿斜

3、面向上，若安培力较小，使得导体棒受到的摩揀力方向沿斜面向上，则当増犬电流过程中，安培力也随之増大，从而导致摩揀力先变小，当安培力的犬小等于重力沿斜面向下的分力时，此时导体棒不受到摩揀力作用，当继续増犬电流时，出现摩揀力方向向下，从而随着电流増大,导致摩揀力犬小増大，所叹B正确，CD错误。【名师点睛】考查左手定则及学会对物体进行受力分析，并根据受力情况来确定静摩擦力。值得注意的是此处的静摩擦力方向是具有确定性，从而导致答案的不唯一性。2.如图所示，平行金属导轨与水平面成〃角，导轨与固定电阻用和兀相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒白〃，质量为刃，导体棒的电阻与固定

4、电阻用和凡的阻值均相等，与导轨之I'可的动摩擦因数为〃，导体棒必沿导轨向上滑动，当上滑的速度为y时，受到安培力的大小为〃；此时A.电阻用消耗的热功率为MV3B.电阻局消耗的热功率为MV6C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为Pnigvcos（）D.整个装置消耗的机械功率为（丹M〃朋os〃）卩【答案】BCD【解析】设必长度为厶，磁感应强度为从电阻RfRfR。电路中感应电动势&BLv,”中感应电流为:/=—^=竺3,“所受安培力为：f=bil=H4①,电阻用消耗的热功率为：fTRZJ》i/1P{=-R=②，由①②得£=—F-电阻水和仏阻值相等，它们消耗的电功率相等，则(2丿

5、9R6P}=P2=—Fvf故A错误、B正确c整个装置因摩擦而消耗的热功率为:Ppfv^pimgcosa•尸〃仍列cosQ,故C正确；整个装置消耗的机械功率为：PfF什PKRmgzsa)v,故D正确。【名师点睛】解决本题是根据法拉笫电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力与速度的表达式，结合功率公式和功能关系进行分析。2.如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为〃的斜面上，导轨的左端接有电阻斤，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场屮，磁场方向垂直于斜面向上。质量为/〃、电阻可以不计的金屈棒日力，在沿着斜面与棒垂直的恒力厂作用下沿导轨匀速上滑，并上升力高度，在这一

6、过程中A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于/〃如与电阻斤上产生的焦耳热之和C.恒力尸与重力的合力所做的功等于电阻斤上产生的焦耳热D.恒力厂与安培力的合力所做的功等于零【答案】AC【解析】导体棒匀速上升过程中，合力为零，则合力所作的功等于零，根据动能定理得：歼-独=0,得％=出+理，克服安培力所做功％即等于回路电阻中产生的热曇故有：金属棒上的各个力的合力所做的功等于零，恒力F等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和，A正确B错误;由歼-巴-独=0得歼-％=独，即恒力F与重力的合力所做的功等于克服安培力所做功,即等于电阻尺

7、上发出的焦耳热，故C正确：重力做功不改变金属棒的机械能，恒力尸与安培力的合力所做的功等于金属棒机械能的増量，故D错误。2.如图所示，电阻不计间距为0的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左端接有阻值为斤的电阻连接，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立无轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为〃的匀强磁场中。一根电阻也为爪质量为/〃的金属杆垂直于导轨放置于兀°处，不计金属杆与轨道间的接触电阻，现给金屈杆沿廿轴正方向的初速度勺，金属杆刚好能运动到2兀处，在金属杆运动过程中fx/?X