2025高考物理二輪復(fù)習(xí)專題四-電路和電磁感應(yīng)-第7講 電磁感應(yīng)中的單杠模型【課件】

第7講

電磁感應(yīng)中的單杠模型角度1

單桿與電阻構(gòu)成回路

角度3

單桿的振動（簡諧運動）跟蹤訓(xùn)練備用習(xí)題常見的單桿模型分析示意圖______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________運動分析_________________________________________________________________________________________________________________________________________________能量分析續(xù)表角度1

單桿與電阻構(gòu)成回路

√

[答案]

見解析

角度3

單桿的振動(簡諧運動)

1.

如圖甲,傾角θ=30°的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1m,底端接有R=3Ω的定值電阻,導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量m=0.5kg、阻值r=1Ω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,導(dǎo)軌電阻忽略不計,重力加速度g取10m/s2,求:(1)通過金屬棒的電荷量為1C時,金屬棒的位移大小;

(2)速度v=2m/s時,電阻R的發(fā)熱功率;

(3)金屬棒從CD處沿導(dǎo)軌向上運動x=2m的過程中,外力F做的功.

2.某研發(fā)小組設(shè)計了一個臂力測試儀.裝置的簡化原理圖如圖甲所示,兩平行金屬導(dǎo)軌MM'、NN'豎直放置,兩者間距為L=1m,在M、N間和M'、N'間分別接一個阻值為R=1.5Ω的電阻,在兩導(dǎo)軌間EFGH矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d=0.5m的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化如圖丙所示,已知B0=0.75T,t0=0.25s.一質(zhì)量為m=0.5kg、長為L=1m、電阻也為R的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒與彈簧相連,彈簧下端固定,彈簧伸至原長后其頂端恰好與EF在同一條直線上.測試者利用臂力將導(dǎo)體棒向下壓至某位置后釋放,導(dǎo)體棒向上運動經(jīng)過HG時,會與HG處的壓力傳感器發(fā)生撞擊(圖乙為裝置的側(cè)視圖),壓力傳感器可以顯示撞擊力的大小,以此來反映臂力的大小.

(1)為測試其電特性,進(jìn)行如下實驗:磁場區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖丙所示,求0~t0時間內(nèi)流過MN的電流I的大小和方向;(2)為測試其力特性,在t>t0這段時間內(nèi)進(jìn)行如下實驗:設(shè)某次測試中,將彈簧壓縮至AB位置后釋放,AB與EF間的豎直距離為2d,當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場的瞬間,加速度為2g,導(dǎo)體棒運動到HG時壓力傳感器示數(shù)恰好為0.已知彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的平方成正比,導(dǎo)體棒運動中與導(dǎo)軌始終保持接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10m/s2,求:

①導(dǎo)體棒出磁場時彈簧的彈性勢能;②導(dǎo)體棒向上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

(1)求導(dǎo)體棒ab在0至0.25T內(nèi)通過的電荷量;

(2)求MN邊在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱;

(3)求在0至0.25T內(nèi)外力F的沖量;

(4)已知簡諧運動的回復(fù)力系數(shù)k=100N/m,求矩形金屬框受到的摩擦力與外力F等大同向時導(dǎo)體棒的位置.

(1)

D剛熄滅時，導(dǎo)體棒的速度大??；