4.5.3“杆+导轨”模型-【开窍课堂之开窍物理】高中物理选修3-2同步课件

“杆+导轨”模型 概念介绍 “杆+导轨”模型 单杆水平导轨—无电源型 杆做加速度减小的加速运动 2 概念介绍 单杆水平导轨—有电源型 杆做加速度减小的加速运动 “杆+导轨”模型 如图，水平放置的平行光滑导轨相距为，一端接有电阻。质量为m的导体棒MN垂直放在导轨上。整个装置处于与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感强度为，方向如图所示。不计导轨及导体棒的电阻。现用与导轨平行的恒力向右拉MN。设导轨足够长。求：MN达到的最大速度大小。 答案： “杆+导轨”模型 如图所示，宽度为的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一根质量为的导体棒MN放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用垂直MN的水平拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，速度为，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求： （1）在闭合回路中产生感应电动势的大小； （2）在闭合回路中产生感应电流的大小； （3）作用在导体棒上拉力的大小； 答案：（1）；（2）；（3）； “杆+导轨”模型 概念介绍 单杆竖直导轨—考虑导体的重力 杆做加速度减小的加速运动 “杆+导轨”模型 如图所示，质量为的导体棒ab可无摩擦地在足够长的竖直导轨上滑动，且与两导轨接触良好，导轨宽度为，导轨间接一电阻，导体棒电阻也为。整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向里，不计导轨电阻，在导体由静止开始下落的过程中，求导体棒下落过程能达到的最大速度。 答案： “杆+导轨”模型 概念介绍 单杆倾斜导轨—考虑导体的重力沿导轨的分力 杆做加速度减小的加速运动 “杆+导轨”模型 如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上（导轨和导线电阻不计），则垂直导轨的导体棒在下滑过程中（　　） A．感应电流从流向 B．导体棒受到的安培力方向平行斜面向上 C．导体棒一定匀加速下滑 D．灯泡亮度一直保持不变 B “杆+导轨”模型 如图所示，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面，当棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为。除灯泡外，其它电阻不计，要使灯泡的功率变为（仍在灯泡额定功率范围内），下列措施正确的是（　　） A．换一个电阻为原来一半的灯泡 B．磁感应强度增为原来的2倍 C．换一根质量为原来的倍的金属棒 D．把导轨间的距离增大为原来的倍 C “杆+导轨”模型 概念介绍 双杆水平导轨—考虑导体两端电动势的大小 “杆+导轨”模型 如图所示，为同一水平面的两平行光滑导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场，导体与导轨有良好的接触，当沿轨道向右滑动时，将（　　） A．右滑 B．不动 C．左滑 D．无法确定 A “杆+导轨”模型 如图，同一水平面上足够长的固定平行导轨位于垂直于纸面向里的匀强磁场中，导轨上有两根金属棒，能沿导轨无摩擦滑动，金属棒和导轨间接触良好，开始都静止。现给一个向右的初速度，则下列说法中正确的是（　　） A． 始终做减速运动， 始终做加速运动，并有可能追上 B． 先做减速运动， 做加速运动，中始终有感应电流 C． 先做减速运动后做加速运动， 先做加速运动后做减速运动 D． 做减速运动， 做加速运动，最终两杆以相同的速度做匀速运动 D “杆+导轨”模型 13 概念介绍 不等长双杆水平导轨—考虑导体两端电动势的大小 “杆+导轨”模型 知识总结 “杆+导轨”模型 单杆水平导轨：安培力和外力平衡或感应电动势与电源电动势 相等 单杆竖直导轨：平衡时安培力和重力平衡 单杆倾斜导轨：平衡时安培力和重力分力平衡 双杆平行导轨：最终两杆产生的感应电动势相等，速度相等 不等长双杆水平导轨：最后两杆产生的感应电动势相等，但速度 不相等 “杆+导轨”模型 15 $$