電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的“桿導(dǎo)軌”模型

1、高三復(fù)習(xí)學(xué)案【課題】電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的“桿+導(dǎo)軌”模型（一）知識(shí)復(fù)習(xí)1. 法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容：公式（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?.導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若B、 L、 v 中只有兩者相互垂直，v 與 B 有一夾角 ，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E=3.將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體（或線圈）看作，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是電源電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)體或線圈的電阻就是電源內(nèi)阻， 導(dǎo)體或線圈兩端的電壓要按路端電壓來處理（導(dǎo)體或線圈在此時(shí)是一段含電源的電路，不是純電阻電路，不能直接套用歐姆定律）.4.感應(yīng)電流的大小由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和電路的總電阻決定，符合。5.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力F=，根據(jù)定則判斷安培力的方向。6. 對(duì)于電

2、磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力的問題，常用列方程求解【典型例題】例 1：如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg ，電阻 R1=0.3 ，長(zhǎng)度 l=0.4m 的導(dǎo)體棒ab 橫放在 U型金屬框架上。框架質(zhì)量m2=0.2kg ，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.2 ，相距0.4m的 MM、 NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)。電阻R2=0.1 的 MN垂直于 MM。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。垂直于ab 施加 F=2N 的水平恒力， ab 從靜止開始無摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與MM、 NN保持良好接觸，當(dāng)ab 運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g 取

3、10m/s 2.（ 1）求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)、ab 速度 v 的大??；（ 2）若 ab 開始運(yùn)動(dòng)到l=1m 時(shí)，通過金屬棒ab 的電荷量 q 為多少（ 3）從 ab 開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中， MN上產(chǎn)生的熱量 Q=0.1J ，求該過程 Ab 位移 x 的大小。例 2：如圖所示，足夠長(zhǎng)的的兩光滑導(dǎo)軌水平放置，兩條導(dǎo)軌相距為d，左端 MN用阻值不計(jì)的導(dǎo)線相連，金屬棒ab 可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為r 0，金屬棒 ab 的電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直身下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)隨時(shí)間均勻增加，B=kt ，其中k 為常數(shù)。金屬棒ab 在水平外力的作用下，以速度 v 沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng)

4、t=0 時(shí)，金屬棒ab 與 MN相距非常近。求當(dāng)t=t 0 時(shí)：Ma（ 1）水平外力的大小F；（ 2）閉合回路消耗的功率。BvNb過去不等于未來，沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功1高三復(fù)習(xí)學(xué)案例 3：如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng),一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連， 勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。 一質(zhì)量為 m、有效電阻為 R 的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界 h 處靜止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為 I 。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求：（ 1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 B；（ 2）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；（ 3）流經(jīng)電流表電

5、流的最大值I m【總結(jié)提高】【拓展訓(xùn)練】1、矩形線圈Abcd, 長(zhǎng) Ab=20 cm, 寬 bc=10 cm ，匝數(shù) n=200，線圈回路總電阻R=5 , 整個(gè)線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過. 若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律如圖所示，則 ()A 線圈回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻變化B. 線圈回路中產(chǎn) 生的感應(yīng)電流為0.4C. 當(dāng) t=0.3 s時(shí)，線圈的 Ab 邊所受的安培力大小為0.016 ND. 在 1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48 J2、如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距L 0.1 m，足夠長(zhǎng)光滑的傾斜部分和粗糙的水平部分圓滑連接，傾斜部分與水平面的夾角 30，垂

6、直斜面方向向上的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0.5 T ，水平部分沒有磁場(chǎng)。金屬棒ab質(zhì)量 0.005 kg ，電阻r0.02 ，運(yùn)動(dòng)中與導(dǎo)軌有良好接觸，m并且垂直于導(dǎo)軌，電阻R 0.08 ，其余電阻不計(jì)，當(dāng)金屬棒從斜面上離地高h(yuǎn)1.0 m 以上任何地方由靜止釋放后，在水平面上滑行的最大距離x 都是 1.25 m 。 ( 取 g 10 m/s 2 ) 求：(1) 棒在斜面上的最大速度；(2) 水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3) 從高度 h 1.0 m 處滑下后電阻 R上產(chǎn)生的熱量?！菊n后提升】10如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN 、 PQ 相距為L(zhǎng) ，導(dǎo)軌平面與水平面夾角 30，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì) 整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為 L 的金屬棒cd 垂直于 MN 、PQ 放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌保持電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為 r，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s 時(shí)，速度達(dá)到最大值 vm求：（ 1）金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度