2024届高考物理二轮复习课件：电磁感应中的单杆问题归纳

电磁感应中单杆问题归纳 1 电磁感应 两大模型 三大载体 五类问题 两大规律 动生型 感生型 单双杆 线框 线圈 楞次 定律 电磁感应定律 电路问题 电量问题 图像问题 力学问题 能量问题 2 最初的天然磁石 “源”的分析 “运动”的分析 “力”的分析” “路”的分析 判断运动模型 确定研究对象，画出受力示意图 分析电路结构，画出等效电路 分析“电源”，确定电源参数E和r 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 3 最初的天然磁石 单杆模型 × × × × × v × × R B a b × × × × × × × R B a b × × × × × F × × R B a b × × × × × a × × R B a b 恒速式 阻尼式 恒外力 恒a式 × × × × × P × × R B a b 恒P式 × × × × × × × × B a b F × × × × × × × × B a b × × × × × × × × B a b 有外力充电式 无外力充电式 电容放电式 4 最初的天然磁石 例1、如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑平行导轨上，导轨左端接有R=0.4Ω的电阻，置于磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向内。导轨间距为L=0.4m，金属棒ab质量m=0.1Kg，电阻r=0.1Ω，导轨足够长且电阻不计。 × × × × × × × × R B a b 5 最初的天然磁石 若金属棒向右匀速运动，运动速度v=5m/s （恒速杆） 问题1：电路中相当于电源的是哪一部分？哪一点相当于电源正极？ 问题2：产生的感应电动势有多大？电路中电流的大小是多少？流过电 阻的电流方向？ 问题3：金属棒ab两端的电压多大？ 问题4：金属棒ab所受安培力大小以及方向？ 问题5：使金属棒ab向右匀速运动所需的水平外力如何？ 问题6：水平外力做功的功率多大？克服安培力做功的功率多大？ 问题7：整个电路消耗的电功率多大？电阻R消耗的功率多大？金属棒消 耗的电功率多大？ 6 最初的天然磁石 若撤去外力 （阻尼杆） 问题8：若撤去外力，金属棒ab将会怎样运动？ 问题9：撤去外力后，当金属棒ab运动的速度变为2m/s时，求金属棒ab 的加速度大小和方向。 问题10：撤去外力后直到停止运动，回路中产生的总焦耳热？电阻R产 生的焦耳热是多少？ 问题11：撤去外力直到停止运动，回路中通过电阻R的电荷量是多少？ 问题12：撤去外力后，金属棒ab还能滑行多远？ 7 最初的天然磁石 若ab杆从静止开始，在F=0.016N的水平外力作用下运动 （恒外杆） 问题13：金属棒ab将如何运动？ 问题14：金属棒ab可以达到的最大速度是多大？最大速度和水平外力是 什么关系？ 8 最初的天然磁石 若ab杆从静止开始以1的加速度运动 （恒a杆） 问题15：若要求金属棒ab从静止开始以1m/的加速度做匀加速直线运动， 应该给金属杆施加怎样的外力？ 9 最初的天然磁石 若ab杆在外力作用下从静止开始运动，水平外力的功率为P且保持不变 （恒P杆） 问题16：若要求金属棒ab从静止开始，在水平外力作用下向右运动， 水平外力的功率为P且保持不变，经时间t金属杆达到最大的 速度，求此过程中产生的焦耳热？ 10 最初的天然磁石 若金属杆匀速运动，电路中无电流，求B随时间变化的关系 问题17：若要求金属棒ab开始以向右的5m/s的速度做匀速直线运动时，距离cd为0.1m，此时磁感应强度为0.1T。为使以后电路中始终不产生感应电流，试确定从此刻开始计时，磁感应强度B随时间变化的关系式？ × × × × × × × × R B a b C d 11 最初的天然磁石 × × × × × × × × B a b 若将定值电阻R换成电容器，ab杆在水平外力作用下运动（恒外力电容杆） 问题18：若将定值电阻换成电容器，金属杆ab在外力F=0.016N作用下 运动，是分析金属杆运动性质。 12 最初的天然磁石 若将定值电阻R换成电容器，ab杆以初速度V开始运动（无外力电容杆） 问题19：若将定值电阻换成电容器，金属杆ab初速度为，试分析金 属杆运动。 问题20：金属杆最终的速度为多大？ 13 最初的天然磁石 电源给电容器先充电，再由电容器放电（电容放电式） × × × × × × × × B a b 问题21：电容器电荷量为Q，金属棒ab由静止释放，试分析它的运动？ 问题22：电容器电荷量为Q，金属棒ab由静止释放，最大速度为多少？ 14 最初的天然磁石 力电磁综合导轨模型 安培力F 感应电动势E 感应电流I