電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件

必考部分第九章電磁感應(yīng)微專題九電磁感應(yīng)中的“桿＋導(dǎo)軌”模型必考部分第九章電磁感應(yīng)微專題九電磁感應(yīng)中的“桿＋導(dǎo)軌”對(duì)桿在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)組成的系統(tǒng)，桿在運(yùn)動(dòng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并受到安培力的作用改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最終達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該系統(tǒng)稱為“桿＋導(dǎo)軌”模型．“桿＋導(dǎo)軌”模型中桿有單桿和雙桿之分，導(dǎo)軌可分為水平、豎直、傾斜導(dǎo)軌．求解此類問(wèn)題的關(guān)鍵有三點(diǎn)：1．電路結(jié)構(gòu)分析分析電路結(jié)構(gòu)找出電源；用電器及其參數(shù)對(duì)桿在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)組成的系統(tǒng)，桿在運(yùn)動(dòng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)2．動(dòng)力學(xué)分析(1)受力分析：桿一般會(huì)受到重力、支持力、摩擦力、拉力、安培力，確定哪些力為變力，哪些力為恒力，按效果把力分為動(dòng)力和阻力(必要時(shí)使用力的合成與分解)(2)動(dòng)態(tài)分析：由牛頓第二定律確定加速度的表達(dá)式，結(jié)合初速度判斷桿是加速還是減速，按照下面模式分析：直至確定收尾狀態(tài)(3)常見(jiàn)收尾狀態(tài)：①靜止；②勻速直線運(yùn)動(dòng)；③勻加速直線運(yùn)動(dòng)．2．動(dòng)力學(xué)分析3．能量分析①動(dòng)能定理Ek′－Ek＝W安＋W其他力；②棒的動(dòng)能、電路中的電能、其他能的轉(zhuǎn)化與守恒．電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件[典例1]

(2015·上海黃浦區(qū)質(zhì)檢)(多選)水平固定放置的足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab，開始時(shí)ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，最后靜止在導(dǎo)軌上，就導(dǎo)軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個(gè)過(guò)程(

)A．產(chǎn)生的總內(nèi)能相等B．通過(guò)ab棒的電荷量相等C．電流所做的功相等D．安培力對(duì)ab棒所做的功不相等[典例1](2015·上海黃浦區(qū)質(zhì)檢)(多選)水平固定放置[答案]

AD[答案]AD[典例2]如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，間距為L(zhǎng)，處于豎直方向的磁場(chǎng)中，整個(gè)磁場(chǎng)由若干個(gè)寬度皆為d的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1、2、3、4…組成，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的方向相反，大小相等，即B1＝B2＝B．導(dǎo)軌左端M、P間接一電阻R，質(zhì)量為m、電阻為r的細(xì)導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻．現(xiàn)對(duì)棒ab施加水平向右的拉力，使其從區(qū)域1磁場(chǎng)左邊界位置開始以速度v0向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)并穿越n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域．[典例2]如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水(1)求棒ab穿越區(qū)域1磁場(chǎng)的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(2)求棒ab穿越n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中拉力對(duì)棒ab所做的功W；(3)規(guī)定棒ab中從a到b的電流方向?yàn)檎?，畫出上述過(guò)程中通過(guò)棒ab的電流I隨時(shí)間t變化的圖象．(1)求棒ab穿越區(qū)域1磁場(chǎng)的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件[典例3]相距為L(zhǎng)＝2m的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖甲所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m＝0.1kg的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，細(xì)桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，細(xì)桿ab、cd電阻分別為R1＝0.6Ω，R2

＝0.4Ω.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.50T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ab在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也同時(shí)從靜止開始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)．測(cè)得拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示．(取g＝10m/s2)[典例3]相距為L(zhǎng)＝2m的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖甲所示電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件[解題指導(dǎo)]1．a(chǎn)b棒向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源．2．cd桿向下運(yùn)動(dòng)，不切割磁感線，不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，是外電路，但受安培力．電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型課件[答案]

(1)10m/s2

(2)2m/s