第15期：电磁感应中的“单杆＋导轨”模型-备战2023年高考物理解题技巧专题课

高考物理解题技巧 系列专题课 决胜高考 第十五期：电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 ——科学思维能力的培养 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，棒ab长为L，质量为m，初速度为零，拉力恒为F，水平导轨光滑，除电阻R外，其他电阻不计 动态分析 设运动过程中某时刻棒的速度为v，由牛顿第二定律知棒ab的加速度为a＝－，a、v同向，随速度的增加，棒的加速度a减小，当a＝0时，v最大，I＝恒定 收尾状态 运动形式 匀速直线运动 力学特征 a＝0，v恒定不变 电学特征 I恒定 模型一 单杆水平式 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 1、如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求： (1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 1、如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求：(2)电阻的阻值． 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，导轨间距L，导体棒质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计(如图) 动态分析 棒ab释放后下滑，此时a＝gsin α，棒ab速度v↑→感应电动势E＝BLv↑→电流I＝↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓，当安培力F＝mgsin α时，a＝0，v最大 收尾状态 运动形式 匀速直线运动 力学特征 a＝0，v最大，vm＝ 电学特征 I恒定 模型二 单杆倾斜式 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 2、如图所示，足够长的固定平行粗糙金属导轨MN、PQ相距d＝0.5 m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B＝0.5 T 的匀强磁场中．长也为d的金属棒ab垂直于导轨MN、PQ放置，且始终与导轨接触良好，棒的质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.1 Ω，与导轨之间的动摩擦因数μ＝，导轨上端连接电路如图所示．已知电阻R1与灯泡电阻R2的阻值均为0.2 Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小g取10 m/s2.求：(1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a； [解析]　 (1)棒由静止刚释放的瞬间速度为零，不受安培力作用，根据牛顿第二定律有mgsin α－μmgcos α＝ma， 代入数据得a＝2.5 m/s2. 第十五期 电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 2、如图所示，足够长的固定平行粗糙金属导轨MN、PQ相距d＝0.5 m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B＝0.5 T 的匀强磁场中．长也为d的金属棒ab垂直于导轨MN、PQ放置，且始终与导轨接触良好，棒的质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.1 Ω，与导轨之间的动摩擦因数μ＝，导轨上端连接电路如图所示．已知电阻R1与灯泡电阻R2的阻值均为0.2 Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小g取10 m/s2.求：(2)假若棒由静止释放并向下加速运动一段距离后，灯L的发光亮度稳定，求此时灯L的实际功率P和棒的速率v. $ 第十五期：电磁感应中的“单杆＋导轨”模型 1．（2023春·重庆·高三统考阶段练习）如图所示，足够长的光滑导轨固定在水平面内，导轨间距为L，左侧接有一电动势为E的电源，空间存在垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．长度为L，质量为m，电阻为R的导体棒静止放在导轨上，除了导体棒有电阻外，其余电阻忽略不计，导体棒与导轨接触良好，始终垂直于导轨。现在闭合开关，同时对导体棒施加一水平向右的恒力F，下列说法正确的是（　　） A．导体棒受到的安培力一直增大 B．导体棒受到的安培力的方向始终不变 C．导体棒能够达到的最大速度为 D．导体棒能够达到的最大速度为 【答案】C 【详解】初始时刻安培力向右，导体棒加速，随着速度增加，回路电动势 逐渐减小，安培力不断减小，导体棒加速度减小。当 时，安培力为零，由于有外力，继续加速，动生电动势大于E，回路电动势方向反向，电流反向。安培力反向不断增加，加速度继续减