15-專題四電路與電磁感應(yīng)-微專題六電磁感應(yīng)中的單桿模型-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)課件（含講義）-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

角度1 單桿與電阻構(gòu)成回路解答規(guī)范
角度2 單桿與電容器構(gòu)成回路
角度3 單桿與電源構(gòu)成回路
角度1 單桿與電阻構(gòu)成回路
[技法點(diǎn)撥]含容電路中,單桿在恒力(包括桿的重力)作用下,加速度是恒定的.力、電間的關(guān)聯(lián)如下:
[技法點(diǎn)撥]導(dǎo)體棒一般不是做勻變速運(yùn)動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)。動態(tài)分析的基本思路如下：
1. (多選)如圖甲所示,左側(cè)接有定值電阻R=1.5 Ω的水平平行且足夠長的粗糙導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T,導(dǎo)軌間距L=1 m.一質(zhì)量m=1 kg、接入電路的阻值r=0.5 Ω的金屬棒在拉力F的作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動,金屬棒的v-x圖像如圖乙所示.若金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,導(dǎo)軌電阻不計,g取10 m/s2,則金屬棒從靜止開始向右運(yùn)動位移為x1=1 m的過程中,下列說法正確的是(　　)A.通過電阻R的電荷量為0.5 CB.拉力F做的功為5 JC.導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱為0.5 JD.所用的時間t一定大于1 s
6.如圖所示,間距為L=1 m的水平金屬導(dǎo)軌右端接有R=1 Ω的定值電阻.虛線OO'與導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1 T的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)量為m=0.9 kg的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在OO'右側(cè)且與OO'距離為d=2 m處,一重物通過繞過輕質(zhì)定滑輪的絕緣輕繩與金屬棒連接.t=0時,將金屬棒由靜止釋放,在t1=2 s時,金屬棒恰好經(jīng)過OO'邊界進(jìn)入磁場.已知導(dǎo)軌足夠長,不計導(dǎo)軌與金屬棒電阻,金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,重物始終未落地,重力加速度g取10 m/s2,不計一切摩擦.(1)求金屬棒進(jìn)入磁場前的加速度大小a及重物的質(zhì)量M;
[答案] 1 m/s2　0.1 kg　
6.如圖所示,間距為L=1 m的水平金屬導(dǎo)軌右端接有R=1 Ω的定值電阻.虛線OO'與導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1 T的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)量為m=0.9 kg的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在OO'右側(cè)且與OO'距離為d=2 m處,一重物通過繞過輕質(zhì)定滑輪的絕緣輕繩與金屬棒連接.t=0時,將金屬棒由靜止釋放,在t1=2 s時,金屬棒恰好經(jīng)過OO'邊界進(jìn)入磁場.已知導(dǎo)軌足夠長,不計導(dǎo)軌與金屬棒電阻,金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,重物始終未落地,重力加速度g取10 m/s2,不計一切摩擦.(2)求金屬棒剛進(jìn)入磁場時,電阻的熱功率P;
6.如圖所示,間距為L=1 m的水平金屬導(dǎo)軌右端接有R=1 Ω的定值電阻.虛線OO'與導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1 T的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)量為m=0.9 kg的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在OO'右側(cè)且與OO'距離為d=2 m處,一重物通過繞過輕質(zhì)定滑輪的絕緣輕繩與金屬棒連接.t=0時,將金屬棒由靜止釋放,在t1=2 s時,金屬棒恰好經(jīng)過OO'邊界進(jìn)入磁場.已知導(dǎo)軌足夠長,不計導(dǎo)軌與金屬棒電阻,金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,重物始終未落地,重力加速度g取10 m/s2,不計一切摩擦.(3)t2=3 s時金屬棒速度為v=1.37 m/s,求此時金屬棒與OO'的距離x.
[答案] 1.63 m
7.如圖甲所示,光滑的平行傾斜金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角為θ=37°,下端連接阻值恒為R=1 Ω的小燈泡.兩導(dǎo)軌之間的一段長為d=3 m的矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示.質(zhì)量為m=0.1 kg、電阻為r=0.8 Ω的金屬棒MN長度等于兩平行導(dǎo)軌間距,t=0時刻金屬棒從兩導(dǎo)軌上部由靜止釋放,在t=0.5 s時刻進(jìn)入磁場區(qū)域,運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,已知從金屬棒釋放到它離開磁場,通過小燈泡的電流不變(小燈泡始終安全),導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6.(1)求平行導(dǎo)軌的間距;
[答案] 0.6 m　
7.如圖甲所示,光滑的平行傾斜金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角為θ=37°,下端連接阻值恒為R=1 Ω的小燈泡.兩導(dǎo)軌之間的一段長為d=3 m的矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示.質(zhì)量為m=0.1 kg、電阻為r=0.8 Ω的金屬棒MN長度等于兩平行導(dǎo)軌間距,t=0時刻金屬棒從兩導(dǎo)軌上部由靜止釋放,在t=0.5 s時刻進(jìn)入磁場區(qū)域,運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,已知從金屬棒釋放到它離開磁場,通過小燈泡的電流不變(小燈泡始終安全),導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6.(2)若從開始釋放至運(yùn)動到某一時刻的過程中金屬棒MN產(chǎn)生的熱量Q'=0.8 J,求該過程金屬棒在磁場中運(yùn)動的距離及通過金屬棒的電荷量.
[答案] 1.5 m　 1 C
8.如圖甲所示,MN與PQ是間距為L=1 m的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的上部分水平長度l=1.2 m,下部分足夠長且處于傾角為θ=37°的絕緣斜面上,水平導(dǎo)軌的左端接一阻值為R=0.8 Ω的電阻,水平部分處于豎直向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化的勻強(qiáng)磁場中,傾斜部分處于垂直導(dǎo)軌平面向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.在t1=0.1 s時將一質(zhì)量為m=0.4 kg、電阻為r=0.2 Ω的金屬棒靜止放在傾斜導(dǎo)軌部分的上端,金屬棒恰好靜止,已知金屬棒與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)處處相同,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在t2=0.25 s時給金屬棒一個沿斜面向下的拉力F使金屬棒從靜止開始運(yùn)動,拉力F的大小與金屬棒運(yùn)動的速度大小的關(guān)系式為F=kv+0.8(N),其中k為定值.已知金屬棒運(yùn)動后測得電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大,金屬棒在運(yùn)動過程中與兩導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,不計導(dǎo)軌的電阻,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:(1)t1=0.1 s時電阻R中電流大小及方向;
[答案] 4.8 A　由P指向N　
8.如圖甲所示,MN與PQ是間距為L=1 m的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的上部分水平長度l=1.2 m,下部分足夠長且處于傾角為θ=37°的絕緣斜面上,水平導(dǎo)軌的左端接一阻值為R=0.8 Ω的電阻,水平部分處于豎直向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化的勻強(qiáng)磁場中,傾斜部分處于垂直導(dǎo)軌平面向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.在t1=0.1 s時將一質(zhì)量為m=0.4 kg、電阻為r=0.2 Ω的金屬棒靜止放在傾斜導(dǎo)軌部分的上端,金屬棒恰好靜止,已知金屬棒與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)處處相同,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在t2=0.25 s時給金屬棒一個沿斜面向下的拉力F使金屬棒從靜止開始運(yùn)動,拉力F的大小與金屬棒運(yùn)動的速度大小的關(guān)系式為F=kv+0.8(N),其中k為定值.已知金屬棒運(yùn)動后測得電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大,金屬棒在運(yùn)動過程中與兩導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,不計導(dǎo)軌的電阻,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:(2)金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ;
[解析] t1=0.1 s時將金屬棒放在傾斜導(dǎo)軌上端,金屬棒恰能靜止,此時棒中電流大小為I0計算可得BI0L>mgsin θ根據(jù)平衡條件有BI0L=mgsin θ+μmgcs θ解得μ=0.75
8.如圖甲所示,MN與PQ是間距為L=1 m的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的上部分水平長度l=1.2 m,下部分足夠長且處于傾角為θ=37°的絕緣斜面上,水平導(dǎo)軌的左端接一阻值為R=0.8 Ω的電阻,水平部分處于豎直向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化的勻強(qiáng)磁場中,傾斜部分處于垂直導(dǎo)軌平面向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.在t1=0.1 s時將一質(zhì)量為m=0.4 kg、電阻為r=0.2 Ω的金屬棒靜止放在傾斜導(dǎo)軌部分的上端,金屬棒恰好靜止,已知金屬棒與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)處處相同,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在t2=0.25 s時給金屬棒一個沿斜面向下的拉力F使金屬棒從靜止開始運(yùn)動,拉力F的大小與金屬棒運(yùn)動的速度大小的關(guān)系式為F=kv+0.8(N),其中k為定值.已知金屬棒運(yùn)動后測得電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大,金屬棒在運(yùn)動過程中與兩導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,不計導(dǎo)軌的電阻,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:(3)t3=1.25 s時拉力的大小F;
[答案] 2.8 N　
8.如圖甲所示,MN與PQ是間距為L=1 m的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的上部分水平長度l=1.2 m,下部分足夠長且處于傾角為θ=37°的絕緣斜面上,水平導(dǎo)軌的左端接一阻值為R=0.8 Ω的電阻,水平部分處于豎直向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化的勻強(qiáng)磁場中,傾斜部分處于垂直導(dǎo)軌平面向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.在t1=0.1 s時將一質(zhì)量為m=0.4 kg、電阻為r=0.2 Ω的金屬棒靜止放在傾斜導(dǎo)軌部分的上端,金屬棒恰好靜止,已知金屬棒與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)處處相同,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.在t2=0.25 s時給金屬棒一個沿斜面向下的拉力F使金屬棒從靜止開始運(yùn)動,拉力F的大小與金屬棒運(yùn)動的速度大小的關(guān)系式為F=kv+0.8(N),其中k為定值.已知金屬棒運(yùn)動后測得電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大,金屬棒在運(yùn)動過程中與兩導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,不計導(dǎo)軌的電阻,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:(4)t2=0.25 s到t3=1.25 s時間內(nèi)拉力的平均沖量大小IF.
[答案]1.8 N·s
9.如圖甲所示,傾角為θ=30°的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1 m,底端接有R=3 Ω的定值電阻,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1 T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m=0.5 kg、阻值為r=1 Ω的金屬棒,在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向上加速運(yùn)動,金屬棒的速度—位移圖像如圖乙所示,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,金屬棒長與導(dǎo)軌間距相等,導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)通過金屬棒的電荷量為1 C時,金屬棒的位移大小;
9.如圖甲所示,傾角為θ=30°的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1 m,底端接有R=3 Ω的定值電阻,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1 T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m=0.5 kg、阻值為r=1 Ω的金屬棒,在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向上加速運(yùn)動,金屬棒的速度—位移圖像如圖乙所示,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,金屬棒長與導(dǎo)軌間距相等,導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度g取10 m/s2,求:(2)速度v=2 m/s時,電阻R的發(fā)熱功率;
[答案] 0.75 W　
9.如圖甲所示,傾角為θ=30°的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1 m,底端接有R=3 Ω的定值電阻,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1 T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m=0.5 kg、阻值為r=1 Ω的金屬棒,在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向上加速運(yùn)動,金屬棒的速度—位移圖像如圖乙所示,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,金屬棒長與導(dǎo)軌間距相等,導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度g取10 m/s2,求:(3)金屬棒從CD處沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動x=2 m的過程中,外力F做的功.
10.如圖所示,間距為L=1 m且電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌分為傾斜與水平兩段,傾斜導(dǎo)軌頂端接有阻值為R=3 Ω的定值電阻,與水平面的夾角為θ=37°,并與水平導(dǎo)軌平滑連接.傾斜導(dǎo)軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為0.5,水平導(dǎo)軌是光滑的,兩段導(dǎo)軌都處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)在傾斜導(dǎo)軌上由靜止釋放質(zhì)量為m=0.1 kg、有效電阻為r=1 Ω的金屬棒,金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直于導(dǎo)軌.已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2.(1)求金屬棒剛放在傾斜導(dǎo)軌上的加速度大小.
[答案] 2 m/s2　
[解析]金屬棒剛放在傾斜導(dǎo)軌上時,有下滑趨勢,受到重力和摩擦力,由牛頓第二定律得ma1=mgsin θ-μmgcs θ代入數(shù)據(jù),解得其加速度大小a1=2 m/s2
10.如圖所示,間距為L=1 m且電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌分為傾斜與水平兩段,傾斜導(dǎo)軌頂端接有阻值為R=3 Ω的定值電阻,與水平面的夾角為θ=37°,并與水平導(dǎo)軌平滑連接.傾斜導(dǎo)軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為0.5,水平導(dǎo)軌是光滑的,兩段導(dǎo)軌都處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)在傾斜導(dǎo)軌上由靜止釋放質(zhì)量為m=0.1 kg、有效電阻為r=1 Ω的金屬棒,金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直于導(dǎo)軌.已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2.(2)求棒沿導(dǎo)軌下滑的速度為0.5 m/s時金屬棒的加速度大小.
[答案] 0.9 m/s2　
10.如圖所示,間距為L=1 m且電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌分為傾斜與水平兩段,傾斜導(dǎo)軌頂端接有阻值為R=3 Ω的定值電阻,與水平面的夾角為θ=37°,并與水平導(dǎo)軌平滑連接.傾斜導(dǎo)軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為0.5,水平導(dǎo)軌是光滑的,兩段導(dǎo)軌都處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)在傾斜導(dǎo)軌上由靜止釋放質(zhì)量為m=0.1 kg、有效電阻為r=1 Ω的金屬棒,金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直于導(dǎo)軌.已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2.(3)若金屬棒到達(dá)水平導(dǎo)軌之前就已經(jīng)達(dá)到最大速度,則金屬棒在水平面內(nèi)運(yùn)動時,有多少電荷量流過電阻R?電阻R產(chǎn)生的熱量是多少?(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
[答案] 0.091 C　0.031 J

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