电磁感应中的“杆+导轨”模型课件.ppt

必考部分第九章电磁感应微专题九电磁感应中的微专题九电磁感应中的“杆导轨杆导轨”模型模型第九章电磁感应第九章电磁感应对对杆杆在在导导轨轨上上运运动动组组成成的的系系统统，杆杆在在运运动动中中切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势，并并受受到到安安培培力力的的作作用用改改变变运运动动状状态态最最终终达达到到稳稳定定的的运运动动状状态态，该该系系统统称称为为“杆杆导导轨轨”模模型型“杆杆导导轨轨”模模型型中中杆杆有有单单杆和双杆之分，导轨可分为水平、竖直、倾斜导轨杆和双杆之分，导轨可分为水平、竖直、倾斜导轨求解此类问题的关键有三点：求解此类问题的关键有三点：1电路结构分析电路结构分析分析电路结构找出电源；用电器及其参数分析电路结构找出电源；用电器及其参数第九章电磁感应第九章电磁感应2动力学分析动力学分析(1)受受力力分分析析：杆杆一一般般会会受受到到重重力力、支支持持力力、摩摩擦擦力力、拉拉力力、安安培培力力，确确定定哪哪些些力力为为变变力力，哪哪些些力力为为恒恒力力，按按效效果果把把力力分分为为动动力力和和阻力阻力(必要时使用力的合成与分解必要时使用力的合成与分解)(2)动动态态分分析析：由由牛牛顿顿第第二二定定律律确确定定加加速速度度的的表表达达式式，结结合合初初速速度判断杆是加速还是减速，按照下面模式分析：度判断杆是加速还是减速，按照下面模式分析：直至确定收尾状态直至确定收尾状态(3)常见收尾状态：常见收尾状态：静止；静止；匀速直线运动；匀速直线运动；匀加速直线运动匀加速直线运动第九章电磁感应第九章电磁感应3能量分析能量分析动能定理动能定理EkEkW安安W其他力其他力；棒的动能、电路中的电能、其他能的转化与守恒棒的动能、电路中的电能、其他能的转化与守恒第九章电磁感应第九章电磁感应典典例例1(2015上上海海黄黄浦浦区区质质检检)(多多选选)水水平平固固定定放放置置的的足足够够长长的的U形形金金属属导导轨轨处处于于竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，如如图图所所示示，在在导导轨轨上上放放着着金金属属棒棒ab，开开始始时时ab棒棒以以水水平平初初速速度度v0向向右右运运动动，最最后后静静止止在在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程()A产生的总内能相等产生的总内能相等B通过通过ab棒的电荷量相等棒的电荷量相等C电流所做的功相等电流所做的功相等D安培力对安培力对ab棒所做的功不相等棒所做的功不相等第九章电磁感应第九章电磁感应答案答案AD第九章电磁感应第九章电磁感应典典例例2如如图图所所示示，两两平平行行光光滑滑的的金金属属导导轨轨MN、PQ固固定定在在水水平平面面上上，间间距距为为L，处处于于竖竖直直方方向向的的磁磁场场中中，整整个个磁磁场场由由若若干干个个宽宽度度皆皆为为d的的条条形形匀匀强强磁磁场场区区域域1、2、3、4组组成成，磁磁感感应应强强度度B1、B2的的方方向向相相反反，大大小小相相等等，即即B1B2B导导轨轨左左端端M、P间间接接一一电电阻阻R，质质量量为为m、电电阻阻为为r的的细细导导体体棒棒ab垂垂直直放放置置在在导导轨轨上上，与与导导轨轨接接触触良良好好，不不计计导导轨轨的的电电阻阻现现对对棒棒ab施施加加水水平平向向右右的的拉拉力力，使使其其从从区区域域1磁磁场场左左边边界界位位置置开开始始以以速速度度v0向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动并并穿穿越越n个个磁磁场区域场区域第九章电磁感应第九章电磁感应(1)求棒求棒ab穿越区域穿越区域1磁场的过程中电阻磁场的过程中电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q；(2)求棒求棒ab穿越穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功所做的功W；(3)规规定定棒棒ab中中从从a到到b的的电电流流方方向向为为正正，画画出出上上述述过过程程中中通通过过棒棒ab的电流的电流I随时间随时间t变化的图象变化的图象第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应典典例例3相相距距为为L2 m的的足足够够长长的的金金属属直直角角导导轨轨如如图图甲甲所所示示放放置置，它它们们各各有有一一边边在在同同一一水水平平面面内内，另另一一边边垂垂直直于于水水平平面面质质量量均均为为m0.1 kg 的的金金属属细细杆杆ab、cd与与导导轨轨垂垂直直接接触触形形成成闭闭合合回回路路，细细杆杆与与导导轨轨之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为0.5，导导轨轨电电阻阻不不计计，细细杆杆ab、cd电电阻阻分分别别为为R10.6，R2 0.4.整整个个装装置置处处于于磁磁感感应应强强度度大大小小为为B0.50 T、方方向向竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中当当ab在在平平行行于于水水平平导导轨轨的的拉拉力力F作作用用下下从从静静止止开开始始沿沿导导轨轨匀匀加加速速运运动动时时，cd杆杆也也同同时时从从静静止止开开始始沿沿导导轨轨向向下下运运动动测测得得拉拉力力F与与时时间间t的的关关系系如如图图乙乙所所示示(取取g10 m/s2)第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应解题指导解题指导1ab棒棒向向右右做做匀匀加加速速直直线线运运动动，切切割割磁磁感感线线，产产生生电电动动势势，相当于电源相当于电源2cd杆杆向向下下运运动动，不不切切割割磁磁感感线线，不不产产生生电电动动势势，是是外外电电路路，但受安培力但受安培力第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应答案答案(1)10 m/s2(2)2 m/s(3)2.94 J第九章电磁感应第九章电磁感应新 题 快 递点击按扭进入点击按扭进入WORD文档作业文档作业谢谢大家