電磁感應中的“桿+導軌”模型課件

必考部分第九章電磁感應微專題九電磁感應中的“桿＋導軌”模型必考部分第九章電磁感應微專題九電磁感應中的“桿＋導軌”對桿在導軌上運動組成的系統(tǒng)，桿在運動中切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，并受到安培力的作用改變運動狀態(tài)最終達到穩(wěn)定的運動狀態(tài)，該系統(tǒng)稱為“桿＋導軌”模型．“桿＋導軌”模型中桿有單桿和雙桿之分，導軌可分為水平、豎直、傾斜導軌．求解此類問題的關鍵有三點：1．電路結構分析分析電路結構找出電源；用電器及其參數(shù)對桿在導軌上運動組成的系統(tǒng)，桿在運動中切割磁感線產(chǎn)生感應電動2．動力學分析(1)受力分析：桿一般會受到重力、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，按效果把力分為動力和阻力(必要時使用力的合成與分解)(2)動態(tài)分析：由牛頓第二定律確定加速度的表達式，結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)常見收尾狀態(tài)：①靜止；②勻速直線運動；③勻加速直線運動．2．動力學分析3．能量分析①動能定理Ek′－Ek＝W安＋W其他力；②棒的動能、電路中的電能、其他能的轉化與守恒．電磁感應中的“桿+導軌”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的U形金屬導軌處于豎直向上的勻強磁場中，如圖所示，在導軌上放著金屬棒ab，開始時ab棒以水平初速度v0向右運動，最后靜止在導軌上，就導軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個過程(

)A．產(chǎn)生的總內(nèi)能相等B．通過ab棒的電荷量相等C．電流所做的功相等D．安培力對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軌MN、PQ固定在水平面上，間距為L，處于豎直方向的磁場中，整個磁場由若干個寬度皆為d的條形勻強磁場區(qū)域1、2、3、4…組成，磁感應強度B1、B2的方向相反，大小相等，即B1＝B2＝B．導軌左端M、P間接一電阻R，質(zhì)量為m、電阻為r的細導體棒ab垂直放置在導軌上，與導軌接觸良好，不計導軌的電阻．現(xiàn)對棒ab施加水平向右的拉力，使其從區(qū)域1磁場左邊界位置開始以速度v0向右做勻速直線運動并穿越n個磁場區(qū)域．[典例2]如圖所示，兩平行光滑的金屬導軌MN、PQ固定在水(1)求棒ab穿越區(qū)域1磁場的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(2)求棒ab穿越n個磁場區(qū)域的過程中拉力對棒ab所做的功W；(3)規(guī)定棒ab中從a到b的電流方向為正，畫出上述過程中通過棒ab的電流I隨時間t變化的圖象．(1)求棒ab穿越區(qū)域1磁場的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；電磁感應中的“桿+導軌”模型課件[典例3]相距為L＝2m的足夠長的金屬直角導軌如圖甲所示放置，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的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，細桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導軌電阻不計，細桿ab、cd電阻分別為R1＝0.6Ω，R2

＝0.4Ω.整個裝置處于磁感應強度大小為B＝0.50T、方向豎直向上的勻強磁場中．當ab在平行于水平導軌的拉力F作用下從靜止開始沿導軌勻加速運動時，cd桿也同時從靜止開始沿導軌向下運動．測得拉力F與時間t的關系如圖乙所示．(取g＝10m/s2)[典例3]相距為L＝2m的足夠長的金屬直角導軌如圖甲所示電磁感應中的“桿+導軌”模型課件[解題指導]1．a(chǎn)b棒向右做勻加速直線運動，切割磁感線，產(chǎn)生電動勢，相當于電源．2．cd桿向下運動，不切割磁感線，不產(chǎn)生電動勢，是外電路，但受安培力．電磁感應中的“桿+導軌”模型課件電磁感應中的“桿+導軌”模型課件[答案]

(1)10m/s2

(2)2m/s