示意圖運動分析能量分析動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,12mv0電能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能,E電=12mvm外力做功轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能,WF=12mvm外力做功轉(zhuǎn)化為電場能和動能,WF=E電+12mv單桿與電阻構(gòu)成回路例1[2024·河北石家莊模擬]如圖所示,間距為L的兩足夠長的光滑平行金屬導軌豎直固定,其上端用阻值為R的定值電阻連接,裝置處于垂直于導軌平面向里的勻強磁場中,磁感應強度大小B.質(zhì)量為m的金屬棒ab從軌道底部以初速度v0沿導軌向上運動,ab棒向上運動的最大高度為h,返回到初始位置時加速度恰好為零.運動過程中ab棒始終與導軌垂直且接觸良好,導軌和ab棒的電阻均不計,空氣阻力不計,重力加速度為g.求:(1)ab棒運動過程中的最大加速度大小;(2)ab棒向上運動過程中,通過電阻R的電荷量及電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱;(3)ab棒從開始向上運動至回到初始位置所用的時間.規(guī)范答題區(qū)自評項目(共100分)自評得分書寫工整無涂抹(20分)有必要的文字說明(20分)使用原始表達式、無代數(shù)過程(30分)有據(jù)①②得③等說明(10分)結(jié)果為數(shù)字的帶有單位,求矢量的有方向說明(20分)單桿與電源構(gòu)成回路例2將電源、開關(guān)、導體棒與兩足夠長的光滑平行金屬導軌連接成閉合回路,整個回路水平放置,俯視圖如圖所示,虛線右側(cè)存在豎直向上的勻強磁場.已知磁感應強度為B,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r,導體棒的質(zhì)量為m,電阻為r,長度恰好等于導軌的間距L,不計金屬導軌的電阻,導體棒始終與導軌接觸良好.(1)求閉合開關(guān)瞬間導體棒的加速度的大小a;(2)求導體棒最終的速度大小v;(3)導體棒的速度從0增加到v1的過程中,通過導體棒的電荷量為q,求此過程中導體棒產(chǎn)生的焦耳熱Q.【技法點撥】導體棒一般不是做勻變速運動,而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài).動態(tài)分析的基本思路如下:單桿與電容器構(gòu)成回路例3[2024·山東濟南模擬]如圖甲所示,兩條足夠長的平行導軌所在平面與水平地面的夾角為θ,導軌間距為d.導軌上端與電容為C的電容器相連,虛線O1O2垂直于導軌,O1O2上方存在垂直于導軌平面向下的勻強磁場,O1O2上方的導軌由不計電阻的光滑金屬材料制成,O1O2下方的導軌由粗糙的絕緣材料制成.t=0時刻,一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒MN由靜止釋放,運動過程中MN始終與導軌垂直且接觸良好,其速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,其中v0和t0為已知量,重力加速度為g,電容器始終未被擊穿.求:(1)t=0到t=t0時間內(nèi),磁場對金屬棒MN的沖量大小;(2)t=0到t=2t0時間內(nèi),金屬棒MN損失的機械能;(3)勻強磁場的磁感應強度大小.【技法點撥】含容電路中,單桿在恒力(包括桿的重力)作用下,加速度是恒定的.力、電間的關(guān)聯(lián)如下:【跟蹤訓練】1.(多選)[2024·湖北孝感模擬]發(fā)電機的工作原理可以簡化為如圖所示的情景.質(zhì)量為m的導體棒垂直于兩光滑平行金屬導軌放置,導軌間距為l,導軌間分布著垂直于導軌平面、磁感應強度大小為B的勻強磁場.將負載(電阻為R的電熱毯)接入導軌中形成閉合回路,導體棒在恒力F0的作用下由靜止開始沿光滑導軌運動.t時刻,導體棒速度達到v.導軌和導體棒電阻忽略不計,導軌無限長,導體棒始終與導軌垂直且接觸良好.下列說法正確的是()A.t時刻,導體棒運動的速度v=FB.0~t時間內(nèi)發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢一定隨時間先增大后不變C.t時刻,電熱毯的功率為BD.電熱毯的功率最終將達到F2.[2024·重慶萬州區(qū)模擬]如圖所示,兩條粗糙程度處處相同的平行金屬導軌固定在同一水平面上,導軌間距為L,左側(cè)連接一電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源,右側(cè)有O1、O2兩個固定卡座,整個導軌處于磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導軌電阻不計.一質(zhì)量為m、電阻為R、長度為L的導體棒MN靜置在導軌上且與導軌垂直,該導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ.閉合開關(guān)S,該導體棒從靜止開始先加速運動,再勻速運動,最后碰到O1、O2兩卡座后靜止不動.整個運動過程中,該導體棒始終與兩導軌垂直并接觸良好.重力加速度為g,則 ()A.閉合開關(guān)S后,該導體棒運動時的電流比其靜止不動時的電流大B.閉合開關(guān)S后,該導體棒運動時的電流與其靜止不動時的電流相等C.該導體棒勻速運動時的速度大小為1D.該導體棒勻速運動時的速度大小為13.(多選)[2024·湖南岳陽模擬]如圖所示,豎直固定的兩光滑平行金屬導軌間距為L,處于垂直于導軌平面的勻強磁場中,磁感應強度為B.金屬桿的質(zhì)量為m,定值電阻的阻值為R,其余電阻不計,電容器的電容為C(未充電),重力加速度為g,開關(guān)K與觸點Ⅰ或Ⅱ接通.現(xiàn)讓金屬桿沿導軌無初速度下滑,在金屬桿下滑距離為h的過程中,金屬桿與導軌接觸良好,對該過程,下列說法正確的是()A.若開關(guān)K與觸