2024届高考物理一轮复习课件：电磁感应—不等距双杆有外力

高中物理解题模型 高中物理 一轮复习 电磁感应（6/9） 高中物理 一轮复习 电磁感应（6/9） 1 楞次定律 2 电磁感应定律 3 电路分析 4 线框模型 5 单杆模型 6 双杆模型 7 功能及动量 8 图像问题 9 电磁感应应用 相关知识： 1.双杆放置同一磁场中（杆2受恒力，不计摩擦，初状态都静止）： 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） 电路分析： 运动性质： 杆1：加速度a增大的加速直线运动，最终匀加速直线运动； 杆2：加速度a减小的加速直线运动，最终匀加速直线运动； B 1 2 F L1 L2 受力及加速度分析： v t O 1 2 最终加速度关系： 相关知识： 1.双杆放置同一磁场中（杆2受恒力，不计摩擦，初状态都静止）： 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） B 1 2 F L1 L2 最终电流： 能量关系： 动量关系： 最终安培力及加速度： v t O 1 2 相关知识： 2.双杆放置同一磁场中（杆1杆2都受恒力且F2>F1，不计摩擦，初状态都静止）： 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） v t O 1 2 B 1 2 F2 L1 L2 F1 电路分析： 运动性质： 杆1：先做反向加速度a减小加速运动，再做反向加速度a增大的减速速运动及正向加速度a增大加速运动，最终匀加速直线运动； 杆2：加速度a减小的加速直线运动，最终匀加速直线运动； 受力及加速度分析： 最终加速度关系： 相关知识： 2.双杆放置同一磁场中（杆1杆2都受恒力且F2>F1，不计摩擦，初状态都静止）： 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） 最终电流： 能量关系： 动量关系： 最终安培力及加速度： B 1 2 F2 L1 L2 F1 v t O 1 2 【 例题1】虚线PQ上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，PQ下方存在竖直向上的匀强磁场，两处磁场磁感应强度大小均为B0，足够长的不等间距金属导轨竖直放置，导轨电阻不计。两根金属棒水平地靠在金属导轨上，其中金属棒AB光滑且质量为m，长为L，电阻为R，金属棒CD质量为2m、长为2L、电阻为2R，与导轨之间的动摩擦因数为μ。若AB棒在拉力F的作用下沿导轨由静止向上做加速度为a的匀加速直线运动，同时由静止释放CD棒，如图所示。 已知运动过程中棒与导轨接触良好，重力加速度为g，求： ①AB棒哪端电势高，两端的电压UAB的大小随时间变化的规律； ②作用在金属棒AB上的拉力F需要满足的条件；③CD棒下滑达到最大速度所需时间。 总结： 1.CD棒不切割磁感线，本题实为单杆模型；2.CD棒先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动； ② 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） ③ ① （B端电势高） 7 【 例题2】如图所示，两根质量均为m＝2kg的金属棒垂直放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，现用250N的水平拉力F向右拉CD棒，在CD棒运动0.5m的过程中，CD棒上产生的焦耳热为30J，此时AB棒和CD棒的速度分别为vA和vC，且vA∶vC＝1∶2，立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求： ①在CD棒运动0.5m的过程中，AB棒上产生的焦耳热； ②撤去拉力F瞬间，两棒的速度vA和vC的大小； ③撤去拉力F后，两棒最终做匀速运动时的速度vA′和vC′的大小。 总结： 1.施加恒力F时，加速度最终表达式：LAaA=LBaB；2.撤去F时，速度最终表达式： LAvA=LBvB ； 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） ① ③ ② 8 【 例题3】间距2L和L的两组平行金属导轨固定在水平绝缘面内，电阻不计且足够长。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B与2B，导体棒a与b质量分别为m与2m，a棒电阻是b棒电阻的一半，a棒与导轨间动摩擦因数为μ，b棒光滑。b棒静止垂直跨放在两导轨连接处，a棒垂直跨放在距离QQ1为2L处，t=0时刻，a棒获得水平向右，大小为v0的速度开始运动。当a棒运动到QQ1时两棒速度恰好相同（a棒仍在宽轨上），此过程中流过b棒的电荷量为q，此时立即锁定a棒，而b棒继续向右运动最终停下．重力加速度大小为g，求： ①a棒开始运动时QQ1两端的电势差U； ②a棒被锁定前瞬时速度的大小v及a棒运动的时间t； ③b棒运动过程中产生的电热Qb及b棒最终将静止的位置与QQ1距离S； 总结： 1.动量及能量关系在单双杆模型中运用；2.锁定a棒前，磁通量变化由双杆引起；锁定a棒后，磁通量变化由单杆引起； ② ① 电磁感应 — 双杆模型（不等距有外力） ③ 9 【 例题4】如图所示，P1Q1P2Q2和M1N1M2N2为水平放置的两足够长的平行导轨，整个装置处在竖直