高中物理解題模型高中物理

一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)（5/9）高中物理

一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)（5/9）1楞次定律2電磁感應(yīng)定律3電路分析4線框模型5單桿模型6雙桿模型7功能及動(dòng)量8圖像問(wèn)題9電磁感應(yīng)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)：1.阻尼式單棒（不計(jì)摩擦）：電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）電路分析：v0BLRr受力及加速度分析：運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：加速度a減小的減速直線運(yùn)動(dòng)，最終靜止；能量關(guān)系：動(dòng)量關(guān)系：vtOv0相關(guān)知識(shí)：2.發(fā)電式單棒（F為恒力，從靜止開(kāi)始且不計(jì)摩擦）：電路分析：受力及加速度分析：運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：加速度a減小的加速直線運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)；能量關(guān)系：動(dòng)量關(guān)系：vtOvt兩種狀態(tài)：FBLRrvs電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）相關(guān)知識(shí)：3.發(fā)電式單棒（F為變力且不計(jì)摩擦，從靜止開(kāi)始以加速度a勻加速）：電路分析：受力及加速度分析：受力特點(diǎn)：外力F隨時(shí)間均勻增大；外力F隨s非均勻增大；能量關(guān)系：動(dòng)量關(guān)系：FBLRrvsFtOmaFsOma電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題1】如圖所示，間距L=0.4m足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平固定放置，M、P端連有一電阻R=2Ω，其余電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量m=5g的導(dǎo)體棒ab靜置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，ab棒受一沖量作用后以初速度v0=4m/s沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間后停止。棒和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4，此過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量q=10-2C，g取10m/s2。求：①ab棒運(yùn)動(dòng)的距離和時(shí)間；②當(dāng)ab棒的速度為1m/s時(shí)加速度的大??；③電阻R上產(chǎn)生的熱量?？偨Y(jié)：1.導(dǎo)體棒做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)；2.電路分析及力學(xué)分析是核心；3.動(dòng)量關(guān)系及能量關(guān)系是重點(diǎn)表達(dá)式；①②③電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題2】如圖甲所示足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ組成的平面與水平面成37°放置，導(dǎo)軌寬度L=1m，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)軌上端M與P之間連接阻值R=0.3Ω的電阻，質(zhì)量為m=0.4kg、電阻r=0.1Ω的金屬棒ab始終緊貼在導(dǎo)軌上。現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，下滑過(guò)程中ab始終保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好，其下滑距離x與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，圖像中的OA段為曲線，AB段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。g=10m/s2，忽略ab棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)原磁場(chǎng)的影響，求：①ab棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度；②磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。虎劢饘侔鬭b在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的2.0s內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量；④金屬棒ab在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的2.0s內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱?？偨Y(jié)：1.導(dǎo)棒先做加速度增大的加速直線運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到勻速直線運(yùn)動(dòng)；2.電荷量通過(guò)電路知識(shí)及動(dòng)量定理求解；焦耳熱一般通過(guò)能量守恒（功能關(guān)系）求解；①②③④電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題3】一個(gè)“[”形導(dǎo)軌PONQ，其質(zhì)量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另有一根質(zhì)量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導(dǎo)軌上，CD與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強(qiáng)磁場(chǎng)以ab為界，左側(cè)的磁場(chǎng)方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側(cè)磁場(chǎng)方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導(dǎo)軌ON段長(zhǎng)為0.50m，電阻是0.40Ω，金屬棒CD的電阻是0.20Ω，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)軌在水平拉力作用下由靜止開(kāi)始以0.20m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一直到CD中的電流達(dá)到4.0A時(shí)，導(dǎo)軌改做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，取g=10m/s2。求：①導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)起來(lái)后，C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)較高？②導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力F的大小是多少？③導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，水平拉力F的最小值是多少？④CD上消耗的電功率為P=0.80W時(shí)，水平拉力F做功的功率是多大？總結(jié)：1.導(dǎo)棒（導(dǎo)軌）做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力隨時(shí)間均勻增大；2.外力對(duì)導(dǎo)軌所做的功轉(zhuǎn)化為電能、內(nèi)能及動(dòng)能增量；①②③④C點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)；電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題4】如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5T，其方向垂直于傾角θ為37°的斜面向上，絕緣斜面上固定有∧形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN（電阻忽略不計(jì)），MP和NP長(zhǎng)度均為2.5m，MN連線水平，長(zhǎng)為3m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長(zhǎng)度d為3m、質(zhì)量m為1kg、單位長(zhǎng)度的電阻r為0.1Ω/m，在拉力F的作用下，從MN處以恒定的速度v=1m/s，在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)（金屬桿始終與x軸垂直并與導(dǎo)軌接觸良好），g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8），試求：①閉合回路CDP中感應(yīng)電流的方向；②金屬桿CD運(yùn)動(dòng)到x=1.0m處時(shí)，回路中電流的大小；③金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中畫(huà)出F-x關(guān)系圖像。總結(jié)：1.勻速切割磁感線，有效長(zhǎng)度減小但感應(yīng)電流恒定；2.安培力隨位移（時(shí)間）均勻減小，注意位移取值范圍；①②③感應(yīng)電流的方向?yàn)镃DPC；電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題1】如圖所示，間距L=0.4m足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平固定放置，M、P端連有一電阻R=2Ω，其余電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量m=5g的導(dǎo)體棒ab靜置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，ab棒受一沖量作用后以初速度v0=4m/s沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間后停止。棒和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4，此過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量q=10-2C，g取10m/s2。求：①ab棒運(yùn)動(dòng)的距離和時(shí)間；②當(dāng)ab棒的速度為1m/s時(shí)加速度的大小；③電阻R上產(chǎn)生的熱量。①②③例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題2】如圖甲所示足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ組成的平面與水平面成37°放置，導(dǎo)軌寬度L=1m，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)軌上端M與P之間連接阻值R=0.3Ω的電阻，質(zhì)量為m=0.4kg、電阻r=0.1Ω的金屬棒ab始終緊貼在導(dǎo)軌上。現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，下滑過(guò)程中ab始終保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好，其下滑距離x與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，圖像中的OA段為曲線，AB段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。g=10m/s2，忽略ab棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)原磁場(chǎng)的影響，求：①ab棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度；②磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；③金屬棒ab在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的2.0s內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量；④金屬棒ab在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的2.0s內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。①②③④例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題3】一個(gè)“[”形導(dǎo)軌PONQ，其質(zhì)量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另有一根質(zhì)量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導(dǎo)軌上，CD與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強(qiáng)磁場(chǎng)以ab為界，左側(cè)的磁場(chǎng)方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側(cè)磁場(chǎng)方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導(dǎo)軌ON段長(zhǎng)為0.50m，電阻是0.40Ω，金屬棒CD的電阻是0.20Ω，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)軌在水平拉力作用下由靜止開(kāi)始以0.20m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一直到CD中的電流達(dá)到4.0A時(shí)，導(dǎo)軌改做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，取g=10m/s2。求：①導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)起來(lái)后，C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)較高？②導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力F的大小是多少？③導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，水平拉力F的最小值是多少？④CD上消耗的電功率為P=0.80W時(shí)，水平拉力F做功的功率是多大？①②③④C點(diǎn)的電勢(shì)高于D點(diǎn)；例題1例題2例題3例題4電磁感應(yīng)

—單桿模型（單桿與電阻）【例題4】如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5T，其方向垂直于傾角θ為37°的斜面向上，絕緣斜面上固定有∧形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN（電阻忽略不計(jì)），MP和NP長(zhǎng)度均為2.5m，MN連線水平，長(zhǎng)為3m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長(zhǎng)度d為3m、質(zhì)量m為1kg、單位長(zhǎng)度的電阻r為0.1Ω/m，在拉力F的作用下，從MN處以恒定的速度v=1m/s，在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)（金屬桿始終與x軸垂直并與導(dǎo)軌接觸良好），g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8），試求：①閉合回路CDP中感應(yīng)電流的方向；②金屬桿CD運(yùn)動(dòng)到x=1.0m處時(shí)，回路中電流的大?。虎劢饘贄UCD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中畫(huà)出F-x關(guān)系圖像。①②③