高三物理一輪復習課件電磁感應(yīng)等距雙桿無外力

高中物理解題模型高中物理

一輪復習電磁感應(yīng)（6/9）高中物理

一輪復習電磁感應(yīng)（6/9）1楞次定律2電磁感應(yīng)定律3電路分析4線框模型5單桿模型6雙桿模型7功能及動量8圖像問題9電磁感應(yīng)應(yīng)用相關(guān)知識：1.雙桿放置同一磁場中（不計摩擦，初狀態(tài)一靜一動）：電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）電路分析：受力及加速度分析：運動性質(zhì)：桿1：加速度a減小的加速直線運動，最終勻速直線運動；桿2：加速度a減小的減速直線運動，最終勻速直線運動；vtOv0v共B12v0相關(guān)知識：1.雙桿放置同一磁場中（不計摩擦，初狀態(tài)一靜一動）：電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）vtOv0v共B12v0模型：完全非彈性碰撞（合外力為零，最終共速）最終狀態(tài)：電荷量：相對位移：相關(guān)知識：2.雙桿放置不同磁場中（不計摩擦，初狀態(tài)一靜一動）：電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）電路分析：運動性質(zhì)：桿1加速度a減小的加速直線運動，最終勻速直線運動；桿2加速度a減小的減速直線運動，最終勻速直線運動；B212v0B1受力及加速度分析：vtOv0v2v1相關(guān)知識：2.雙桿放置不同磁場中（不計摩擦，初狀態(tài)一靜一動）：電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）B212v0B1vtOv0v2v1模型：非碰撞（合外力不為零，最終各自勻速）電荷量：能量關(guān)系：最終狀態(tài)：【例題1】如圖所示，兩電阻可以忽略不計的平行金屬長直導軌固定在水平面上，相距為L，另外兩根長度為L、質(zhì)量為m、電阻為R的相同導體棒垂直靜置于導軌上，導體棒在長導軌上可以無摩擦地左右滑動，導軌間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。某時刻使左側(cè)的導體棒獲得大小為v0的向左初速度、右側(cè)的導體棒獲得大小為2v0的向右初速度，從開始運動到最終處于穩(wěn)定狀態(tài)的過程中；求：①導體棒a上產(chǎn)生的內(nèi)能；②流過導體棒a的電荷量；③兩導體棒相對位移大?。豢偨Y(jié)：兩根導體棒電流大小相等、方向相反，導致合外力為零（動量守恒），看作完全非彈性碰撞模型；回路中電荷量由動量定理求解，可對兩導體棒中的任意一根導體棒列式；電荷量不僅與動量定理聯(lián)系，也可與電磁感應(yīng)聯(lián)系；本題中的電荷量是聯(lián)系力學及電學問題的紐帶；電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）①②③【例題2】如圖所示，MN、PQ兩平行水平導軌間距為L=0.5m，分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導軌在N、Q端平滑連接，M、P端接有R=3Ω的定值電阻。質(zhì)量M=2kg的絕緣桿cd垂直靜止在水平導軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B=0.4T?，F(xiàn)有質(zhì)量m=1kg、電阻R0=1Ω的金屬桿ab，以初速度v0=12m/s水平向右與絕緣桿cd發(fā)生正碰后，進入磁場并最終未滑出，絕緣桿cd則恰好通過半圓導軌最高點。不計導軌電阻和摩擦，金屬桿ab始終與導軌垂直且接觸良好，a取10m/s2，（不考慮桿cd通過半圓導軌最高點以后的運動）。求：①桿cd通過半圓導軌最高點時的速度v的大??；②正碰后桿ab的速度v1的大?。虎蹢Uab剛進入磁場時感應(yīng)電流I的大小、方向及其所受的安培力F的大??；④桿ab運動的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱QR?？偨Y(jié)：注意題目中cd桿為絕緣桿，所以本題為單桿與電阻模型（阻尼式單桿）；本題考查了圓周運動，普通碰撞模型及閉合電路歐姆定律等知識；電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）①②③④【例題3】如圖，在水平面內(nèi)固定有兩根相互平行的無限長光滑金屬導軌，其間距為L，電阻不計。在虛線l1的左側(cè)存在著豎直向上的勻強磁場，在虛線l2的右側(cè)存在豎直向下的勻強磁場，兩部分磁場的磁感應(yīng)強度均為B。a、b兩根金屬棒，電阻均為R、質(zhì)量均為m，與導軌垂直，分別位于兩塊磁場中，現(xiàn)突然給a棒一個水平向左的初速度v0，在兩棒達到穩(wěn)定的過程中，求：①最終穩(wěn)定時，a、b兩根導棒的速度大??；②導體棒a上產(chǎn)生的內(nèi)能及流過導體棒a的電荷量；③安培力分別對導體棒a、b做了多少功；總結(jié)：兩桿所受安培力方向相同，導致動量不守恒；動量定理及最終電流為零確定末速度；安培力做正功消耗電能，安培力做負功產(chǎn)生電能；電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）①②③【例題4】如圖所示，兩根金屬平行導軌MN和PQ放在水平面上，左端向上彎曲且光滑，導軌間距為L，電阻不計。水平段導軌所處空間有兩個有界勻強磁場，相距一段距離不重疊，磁場Ⅰ左邊界在水平段導軌的最左端，磁感強度大小為B，方向豎直向上；磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小為2B，方向豎直向下。質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導軌放置在其上，金屬棒b置于磁場Ⅱ的右邊界CD處?，F(xiàn)將金屬棒a從彎曲導軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導軌運動。設(shè)兩金屬棒運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好。①若水平段導軌粗糙，兩金屬棒與水平段導軌間的最大摩擦力均為1/5mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放。求：?金屬棒a剛進入磁場Ⅰ時，通過金屬棒b的電流大??；?若金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運動過程中，金屬棒b能在導軌上保持靜止，通過計算分析金屬棒a釋放時的高度h應(yīng)滿足的條件；②若水平段導軌光滑，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，進入磁場Ⅰ。磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場Ⅰ中，金屬棒b產(chǎn)生焦耳熱的最大值?？偨Y(jié)：1.一問為單桿模型，受力是解題關(guān)鍵；2.二問是雙桿模型，動量定理及能量守恒是解題關(guān)鍵；電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電源）①②例題1例題2例題3例題4【例題1】如圖所示，兩電阻可以忽略不計的平行金屬長直導軌固定在水平面上，相距為L，另外兩根長度為L、質(zhì)量為m、電阻為R的相同導體棒垂直靜置于導軌上，導體棒在長導軌上可以無摩擦地左右滑動，導軌間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。某時刻使左側(cè)的導體棒獲得大小為v0的向左初速度、右側(cè)的導體棒獲得大小為2v0的向右初速度，從開始運動到最終處于穩(wěn)定狀態(tài)的過程中；求：①導體棒a上產(chǎn)生的內(nèi)能；②流過導體棒a的電荷量；③兩導體棒相對位移大?。虎佗冖垭姶鸥袘?yīng)

—雙桿模型（等距無外力）例題1例題2例題3例題4【例題2】如圖所示，MN、PQ兩平行水平導軌間距為L=0.5m，分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導軌在N、Q端平滑連接，M、P端接有R=3Ω的定值電阻。質(zhì)量M=2kg的絕緣桿cd垂直靜止在水平導軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B=0.4T?，F(xiàn)有質(zhì)量m=1kg、電阻R0=1Ω的金屬桿ab，以初速度v0=12m/s水平向右與絕緣桿cd發(fā)生正碰后，進入磁場并最終未滑出，絕緣桿cd則恰好通過半圓導軌最高點。不計導軌電阻和摩擦，金屬桿ab始終與導軌垂直且接觸良好，a取10m/s2，（不考慮桿cd通過半圓導軌最高點以后的運動）。求：①桿cd通過半圓導軌最高點時的速度v的大?。虎谡龊髼Uab的速度v1的大??；③桿ab剛進入磁場時感應(yīng)電流I的大小、方向及其所受的安培力F的大?。虎軛Uab運動的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱QR。①②③④電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）【例題3】如圖，在水平面內(nèi)固定有兩根相互平行的無限長光滑金屬導軌，其間距為L，電阻不計。在虛線l1的左側(cè)存在著豎直向上的勻強磁場，在虛線l2的右側(cè)存在豎直向下的勻強磁場，兩部分磁場的磁感應(yīng)強度均為B。a、b兩根金屬棒，電阻均為R、質(zhì)量均為m，與導軌垂直，分別位于兩塊磁場中，現(xiàn)突然給a棒一個水平向左的初速度v0，在兩棒達到穩(wěn)定的過程中，求：①最終穩(wěn)定時，a、b兩根導棒的速度大?。虎趯w棒a上產(chǎn)生的內(nèi)能及流過導體棒a的電荷量；③安培力分別對導體棒a、b做了多少功；①②③例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—雙桿模型（等距無外力）【例題4】如圖所示，兩根金屬平行導軌MN和PQ放在水平面上，左端向上彎曲且光滑，導軌間距為L，電阻不計。水平段導軌所處空間有兩個有界勻強磁場，相距一段距離不重疊，磁場Ⅰ左邊界在水平段導軌的最左端，磁感強度大小為B，方向豎直向上；磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小為2B，方向豎直向下。質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導軌放置在其上，金屬棒b置于磁場Ⅱ的右邊界CD處?，F(xiàn)將金屬棒a從彎曲導軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導軌運動。設(shè)兩金屬棒運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好。①若水平段導軌粗糙，兩金屬棒與水平段導軌間的最大摩擦力均為1/5mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放。求：?金屬棒a剛進入磁場Ⅰ時，通過金屬棒b的電流大小；?若金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運動過程中，金屬棒b能在導軌上保持靜止，通過計算分析金屬棒a釋放時的高度h應(yīng)滿足的條件；②若水平段導軌光滑，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，進入磁場Ⅰ。磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場Ⅰ中，金屬棒b