训练10 电磁感应+功和能-2025年高考物理压轴题冲刺训练

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1. (2024河北石家庄期末)如图甲所示，在某星球上竖直固定两个相距1m的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长且电阻不计，两导轨上端连接电路，定值电阻R1=2Ω，R3=4Ω，R2为电阻箱，导轨所在区域存在垂直导轨平面向外的匀强磁场。质量为0.1kg、电阻为1Ω、长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，现调节电阻箱R2的阻值为12Ω，开关S打开，0时刻金属棒由静止释放，1s时闭合开关S，金属棒运动的v-t图像如图乙所示，t时刻图线的切线刚好水平，闭合开关S后，金属棒下滑距离为54m时速度恰好达到最大值。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求图像中t的数值及t时间内整个电路产生的焦耳热；（结果均保留一位小数）
（3）电阻箱R2取何值时，金属棒再次匀速下滑且R2消耗的功率最大。
2. （2024江西上进联盟质检）如图，平行金属导轨由光滑的水平部分和粗糙的倾斜部分平滑连接而成，导轨水平部分处在、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，倾斜部分导轨与水平面的夹角，处在、方向平行导轨平面向下的匀强磁场中。开始时，导体棒a在外力约束下静止在倾斜导轨上，导体棒a与倾斜导轨间的摩擦因数为。光滑导体棒b在水平向左的恒力F的作用下向左做匀速直线运动，当导体棒b运动到离连接处距离为时撤去作用在a棒的约束力，a棒以的加速度做匀加速直线运动。当导体棒b运动到连接处时，撤去作用在b棒的恒力F，此后导体棒b冲上倾斜导轨，且在之后的运动过程a、b始终不会相遇，且当b停在水平导轨上时，a还处在倾斜导轨上。两导体棒的电阻R均为、质量m均为，两导体棒长度和导轨间距L均为，且两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直，金属导轨电阻忽略不计，重力加速度g取，，，求：
（1）外力F的大小；
（2）导体棒a到达连接处时的速度大小；
（3）从b棒返回水平导轨至最终稳定的整个过程，回路产生的焦耳热。
3．（12分）（2024湖南新高考教研联盟一模）如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
4. （2024北京丰台期末）如图所示，宽为L的光滑固定导轨与水平面成角，质量为m的金属杆ab，水平放置在导轨上。空间中存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。S为单刀双掷开关，电源的内阻为r，定值电阻和金属杆接入电路的阻值均为R，重力加速度为g。
（1）开关S接1，金属杆恰好能静止在导轨上。求电源电动势E的大小；
（2）开关S接2，金属杆由静止开始运动，沿斜面下滑距离s后速度达到最大，此后金属杆匀速运动。求：
a．最大速度；
b．金属杆从静止开始到最大速度过程中产生的焦耳热。
5. (2024山西吕梁和孝义期末)如图所示，足够长的U形粗糙金属导轨，其平面与水平面成角，其中导轨MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，NQ之间电阻为r，其余部分金属导轨电阻不计，金属棒ab与导轨之间的摩擦因数为，金属棒由静止释放后可以沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，求：
（1）导体棒ab在导轨上运动的最大速度是多少？
（2）当导体棒ab在导轨上运动速度大小为时下滑的距离为x，求此过程导体棒ab上产生的焦耳热和流过ab棒横截面的电荷量q。
6. （2024河北沧州市1月质检）如图所示，水平面内放置宽L=1m的水平金属导轨，导轨右端接有一个阻值R=10Ω的定值电阻和一个C=0.5F的电容器。相距x1=10m的AB与CD之间的导轨光滑，其间分布着磁感应强度大小为B1、方向垂直于水平面向下的磁场，质量m=1kg，长度L=1m的金属杆放置在导轨的左端AB处，以金属杆初始位置处为x=0，水平向右为x轴正方向，磁感应强度大小B1随x的分布规律为B1=0.5x（x≤10m）。CD与EF之间的导轨粗糙，长度足够长，金属杆与其间的动摩擦因数μ=0.1，其间分布着水平向左、磁感应强度大小B2=1T的匀强磁场。闭合开关S，在水平拉力F的作用下，金属杆以速度v0=2m/s水平向右做匀速运动，导轨和金属杆的电阻均不计，忽略磁场的边界效应，忽略空气阻力。已知电容器在无电阻的电路中放电非常快，可认为瞬间放完，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）金属杆从初始位置运动到CD处时，电容器所带的电荷量q；
（2）金属杆从初始位置运动到CD处时，电容器两极板间储存的电势能Ep；
（3）金属杆从初始位置运动到CD处的过程中，若水平拉力F对杆做的功为，该过程中流过R的电流的有效值；
（4）当金属杆运动到CD处时，撤去外力F并断开开关S，撤掉外力后金属杆还能运动位移。

7. （2024江苏南京大厂高中质检）如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨且与导轨接触良好。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，不计空气阻力，，，取。求：
（1）金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；
（2）金属棒ab达到最大速度后，电阻R上再产生的内能的过程中，ab杆下滑的距离x。
8．（2024广东百日冲刺联合检测）如图所示，间距为的足够长光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角为。两导轨上端接有阻值为的定值电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，质量为、电阻也为的金属杆ab，在沿导轨平面向上、大小为的恒力作用下，由静止开始从导轨底端向上运动，经过时间金属棒开始以速度做匀速直线运动，在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为，不计空气阻力和导轨电阻。求：
（1）金属棒开始运动时加速度的大小；
（2）从开始运动到金属棒速度刚达到的过程中，恒定拉力做功；
（3）金属棒匀速运动后的某时刻改变拉力，使金属棒以大小为的加速度向上做匀减速运动，则向上匀减速运动过程中拉力对金属棒的冲量大小。
9. （2024重庆乌江新高考协作体一模）如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距L=0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表，电阻r=2Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R1=2Ω，R2=1Ω，导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDEF内有竖直向上的磁场，CE=0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。在t=0时刻开始，对金属棒施加一水平向右的恒力F，从金属棒开始运动直到离开磁场区域的整个过程中电压表的示数保持不变。求：
（1）t=0.1s时电压表的示数；
（2）恒力F的大小；
（3）从t=0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q。
10. （2024山东德州期末）如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成。导轨水平部分的一段处于、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场（图示虚线）中。在磁场中离左边界处垂直于水平导轨放置导体棒，在倾斜导轨高处垂直于导轨放置导体棒，将导体棒由静止释放，结果发现导体棒以的速度从磁场右边界离开。已知导体棒、的质量均为，阻值均为，棒的长度均等于导轨间距，不计导轨电阻，导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好取，忽略磁场边界效应。求：
（1）安培力对导体棒a做的功；
（2）导体棒a刚出磁场时，导体棒b的速度大小及两棒之间的距离；
（3）整个过程中，安培力对导体棒b做的功。

11. （2024北京丰台期末）如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小。边长的正方形金属线框abcd，在水平外力F作用下以水平向右的速度匀速进入磁场区域。已知线框的电阻，线框运动过程中ab、cd两边始终与磁场边界平行。在线框进入磁场过程中，求：
（1）线框中电流I的大小；
（2）外力F的大小；
（3）线框中产生的焦耳热Q。

12．（2023福建晋江部分重点高中期末联考如图（甲）所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻，一质量为m、电阻为r、长度也刚好为l的导体棒垂直搁在导轨上a、b两点间，在a点右侧导轨间加一有界匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面，宽度为d0，磁感应强度为B，设磁场左边界到ab距离为d。现用一个水平向右的力F拉导体棒，使它从a、b处静止开始运动，棒离开磁场前已做匀速直线运动，与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，水平力F-x的变化情况如图（乙）所示，F0已知。求：
（1）导体棒到达磁场左边界时的速度v1；
（2）导体棒匀速离开磁场右边界时的速度v2；
（3）导体棒从ab处静止开始运动到离开磁场右边界这一过程电阻R产生的焦耳热Q。