电磁感应精讲精练电磁感应中的“杆+导轨”模型精讲精练含答案.docx

该【电磁感应精讲精练电磁感应中的“杆+导轨”模型精讲精练含答案 】是由【春天的小花】上传分享，文档一共【14】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【电磁感应精讲精练电磁感应中的“杆+导轨”模型精讲精练含答案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。学必求其心得,业必贵于专精
电磁感觉中的“杆+导轨"模型
“杆+导轨"模型是电磁感觉问题高考命题的“基本道具”,也是高考的热门,考察的知识点多,题目的综合性强,物理情形变化空间大,是我们复****中的难点.“杆+导轨"模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单"杆型为要点);导轨搁置方式可分为水平、竖直和倾斜;杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等.
考点一单杆水平式模型
,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线
框abcd,
学必求其心得,业必贵于专精
接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速
度v匀速滑动,滑动过程PQ一直与ab垂直,且与线框接触优秀,不
()



.线框耗费的电功抢先减小后增大
分析:选C。PQ在运动过程中切割磁感线产生感觉电动势,
相当于电源,线框左右两头电阻并联,当PQ运动到中间时并联电阻
最大,流经PQ的电流最小,所以在滑动过程中,PQ中的电流先减
小后增大,选项A错误;因为外接电阻先增大后减小,所以PQ两头
的电压即路端电压先增大后减小,选项B错误;
由能量守恒得拉力功率等于线框和导体棒的电功率,所以拉力
功率为P=错误!=错误!,因为电路总电阻先增大后减小,所以拉力功率
先减小后增大,选项C正确;矩形线框abcd总电阻为3R,当PQ
滑动到ab中点时,线框并联总电阻最大,最大值为错误!R,小于导
体棒PQ的电阻,所以滑动过程中线框耗费的电功抢先增大后减小,
学必求其心得,业必贵于专精
选项D错误.
,如下图为俯视图,导轨右
端接入电阻R=,其余部分无电阻,导轨间距为L=,
界限MN右边有匀强磁场,磁感觉强度为B=错误!
阻为零,质量m=1kg。导体棒与导轨一直垂直且接触优秀,在距
离界限MN为d==1N作用从静止开始向右运动,
抵达界限PQ时恰巧匀速,界限PQ与MN间距也为d。
(1)求匀速运动时的速度v的大小;
(2)求导体棒在MN和PQ间运动过程中R的发热量Q.
分析:(1)匀速时协力为零,所以F=F安=BIL=错误!
得v=错误!=
(2)设导体棒从出发到匀速的过程安培力做功为WA,依据动能
1
定理有F·2d+WA=2mv2
得WA=-错误!J
的发热量即为导体棒战胜安培力做的功,即Q=|WA|=错误!J
答案:(1)0。5m/s(2)错误!J
学必求其心得,业必贵于专精
,一对足够长的平行圆滑金属导轨固定在水平面上,
两导轨间距为L,左端接一电源,其电动势为E、内阻为r,有一质
量为m、长度也为L的金属棒置于导轨上,且与导轨垂直,金属棒的
电阻为R,导轨电阻可忽视不计,整个装置处于磁感觉强度为B,方
向竖直向下的匀强磁场中.
1)若闭合开关S的同时对金属棒施加水平向右恒力F,求棒马上运动时的加快度和运动过程中的最大速度;
(2)若开关S开始是断开的,现对静止的金属棒施加水平向右
的恒力F,一段时间后再闭合开关S;要使开关S闭合瞬时棒的加快
度大小为错误!,则F需作用多长时间.
分析:(1)闭合开关S的瞬时回路电流I=错误!
金属棒所受安培力水平向右,其大小FA=ILB
FA+F
由牛顿第二定律得a=

m
整理可得a=错误!LB+错误!
金属棒向右运动的过程中,切割磁感线产生与电源正负极相反
的感觉电动势,回路中电流减小,安培力减小,金属棒做加快度逐
学必求其心得,业必贵于专精
渐减小的加快运动,匀速运动时速度最大,此时由均衡条件得FA′
=F
由安培力公式得FA′=I′LB
由闭合电路欧姆定律得I′=错误!
联立求得vm=错误!+错误!
2)设闭合开关S时金属棒的速度为v,此时电流I″=错误!
由牛顿第二定律得a″=错误!
所以加快度a″=错误!-错误!LB
若加快度大小为错误!,则错误!=错误!
解得速度v1=错误!,v2=错误!+错误!
未闭合开关S前金属棒的加快度向来为a0=错误!
解得恒力F作用时间
t1=错误!=错误!或t2=错误!=错误!+错误!
答案:(1)错误!LB+错误!错误!+错误!
2)错误!或错误!+错误!
考点二单杆倾斜式模型
学必求其心得,业必贵于专精
1。如下图,平行金属导轨宽度为d,一部分轨道水平,左端接电
阻R,倾斜部分与水平面成θ角,且置于垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感觉强度为B,现将一质量为m、长度也为d的导体棒从导轨顶端由静止开释,直至滑到水平部分(导体棒下滑到水平部分以前已经匀速,滑动过程中与导轨保持优秀接触,重力加快度为g).不计全部
摩擦力,导体棒接入回路电阻为r,则整个下滑过程中()



错误!
错误!
,经过R的总电荷量为错误!
学必求其心得,业必贵于专精
.重力和安培力对导体棒所做的功大于导体棒获取的动能分析:
斜面向上的安培力,当匀速运动时,有mgsinθ=BId,依据欧姆定
律可得I=错误!,依据法拉第电磁感觉定律可得E=Bdv,联立解得v
=错误!sinθ,E=错误!sinθ,故导体棒两头的电压为U=错误!R=错误!sin
,A正确,
E
=
错误!
=
错误!
=
错误!
,
θ
故q=It=错误!t=错误!,依据动能定理可得重力和安培力对导体棒所做的功等于导体棒获取的动能,C、D错误.
,两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角
θ=37°的绝缘斜面上,顶部接有一阻值R=3Ω的定值电阻,下端
张口,轨道间距L==2T的匀强磁
场中,=1kg的金属棒ab置于导
轨上,ab在导轨之间的电阻r=1Ω,
ab由静止开释后沿导轨运动时一直垂直于导轨,且与导轨接触良
=,
sin37°0=。6,cos37°0=。8,取g=10m/s2。
(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm;
学必求其心得,业必贵于专精
2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中,电阻R上的最大电功率PR;
(3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中,电阻R
上产生的焦耳热总合为1。5J,求流过电阻R的总电荷量q.
分析:(1)金属棒由静止开释后,沿斜面做变加快运动,加快度
不停减小,当加快度为零时有最大速度vm。
由牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ-F安=0
F安=BIL,I=错误!,解得vm=2。0m/s
(2)金属棒以最大速度vm匀速运动时,电阻R上的电功率最大,
此时PR=I2R,解得PR=3W
(3)设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中,沿导轨下滑距
离为x,由能量守恒定律得
mgxsinθ=μmgxcosθ+QR+Qr+错误!mv错误!
依据焦耳定律错误!=错误!,解得x=
依据q=错误!t,错误!=错误!
错误!=错误!=错误!,解得q=
答案:(1)2m/s
(2)3W
(3)1。0C
,两足够长的平行圆滑的金属导轨MN、PQ相距
L,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨电阻不计,磁感觉强度为
学必求其心得,业必贵于专精
、
PQ搁置在导轨上,且一直与导轨接触优秀,金属棒的质量为m、
,灯泡的电阻也为R。现
闭合开关K,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向
上的、大小为F=2mg的恒力,使金属棒由静止开始运动,当金属棒
达到最大速度时,,
求:
(1)金属棒能达到的最大速度vm;
(2)灯泡的额定功率PL;
(3)若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大,求金属棒由静
止开始上滑2s的过程中,金属棒上产生的电热Q1。
分析:(1)金属棒先做加快度渐渐减小的加快运动,当加快度为
零时,金属棒达到最大速度,今后开始做匀速直线运动,设最大速度
为vm,则速度达到最大时有
E=BLvm,I=错误!,
F=BIL+mgsinθ,解得vm=错误!,
(2)PL=I2R,解得PL=错误!。
学必求其心得,业必贵于专精
(3)设整个电路放出的电热为Q,由能量守恒定律有
F·2s=Q+mgsinθ·2s+错误!mv错误!,
由题意可知Q1=错误!,解得Q1=错误!mgs-错误!。
答案:(1)错误!(2)错误!(3)错误!mgs-错误!
考点三双杆模型
“双杆"模型分为两类:一类是“一动一静”,甲
杆静止不动,乙杆运动,其实质是单杆问题,不
物
过要注意问题包括着一个条件:甲杆静止,受力
理
,关于这类情
模
况,要注意两杆切割磁感线产生的感觉电动势是
型
相加仍是相减.
分经过受力剖析,确立运动状态,,方再联合运动学规律、牛顿运动定律和能量看法分法析求解.
1。如下图,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角
θ
°
=30
的斜面上,导轨电阻不计,间距L=