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1、電磁感應中的“桿導軌”模型0101020203030404備選訓練備選訓練 課堂互動課堂互動 題組剖析題組剖析 規(guī)律總結規(guī)律總結 課堂互動課堂互動一、模型構建 “桿導軌”模型是電磁感應問題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點，考查的知識點多，題目的綜合性強，物理情景變化空間大，是我們復習中的難點“桿導軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點)；導軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運動等 課堂互動課堂互動.單桿水平式(導軌光滑)二、模型分類及特點課堂互動課堂互動.單桿傾斜式(導軌光滑)課堂互動課堂互動. “雙桿導軌”模型示意圖力學觀點導體棒
2、1受安培力的作用做加速度減小的減速運動，導體棒2受安培力的作用做加速度減小的加速運動，最后兩棒以相同的速度做勻速直線運動兩棒以相同的加速度做勻加速直線運動動量觀點系統動量守恒系統動量不守恒能量觀點棒1動能的減少量棒2動能的增加量焦耳熱外力做的功棒1的動能棒2的動能焦耳熱題組剖析題組剖析例1(單桿水平式)如圖所示，足夠長的金屬導軌固定在水平面上，金屬導軌寬度L1.0 m，導軌上放有垂直導軌的金屬桿P，金屬桿質量為m0.1 kg，空間存在磁感應強度B0.5 T、豎直向下的勻強磁場。連接在導軌左端的電阻R3.0 ，金屬桿的電阻r1.0 ，其余部分電阻不計。某時刻給金屬桿一個水平向右的恒力F，金屬桿P
3、由靜止開始運動，圖乙是金屬桿P運動過程的vt圖象，導軌與金屬桿間的動摩擦因數0.5。在金屬桿P運動的過程中，第一個2 s內通過金屬桿P的電荷量與第二個2 s內通過P的電荷量之比為3 5。g取10 m/s2。求：(1)水平恒力F的大??；(2)前4 s內電阻R上產生的熱量。轉到解析轉回原題解析滾動題組剖析題組剖析題組剖析題組剖析例2 (“雙桿導軌”模型)兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內，兩導軌間的距離為l。導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd，構成矩形回路，如圖所示。兩根導體棒的質量皆為m，電阻皆為R，回路中其它部分的電阻可不計。在整個導軌平面內都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B。
4、設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行，開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0。若兩導體棒在運動中始終不接觸，求：(1)在運動中產生的焦耳熱最多是多少？(2)當棒ab的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r，棒cd的加速度是多大？轉到解析轉回原題解析滾動題組剖析題組剖析題組剖析題組剖析針對訓練 如圖所示，兩根平行的金屬導軌，固定在同一水平面上，磁感應強度B0.50 T的勻強磁場與導軌所在平面垂直，導軌的電阻很小，可忽略不計。導軌間的距離l0.20 m。兩根質量均為m0.10 kg的平行金屬桿甲、乙可在導軌上無摩擦地滑動，滑動過程中與導軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為R0.50 。在t0時刻，兩桿都處于靜止狀態(tài)
5、。現有一與導軌平行、大小為0.20 N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導軌上滑動。經過t5.0 s，金屬桿甲的加速度為a1.37 m/s2，問此時兩金屬桿的速度各為多少？轉到解析題組剖析題組剖析轉回原題規(guī)律總結規(guī)律總結(1)桿的穩(wěn)定狀態(tài)一般是勻速運動(達到最大速度或最小速度，合力為零)；(2)整個電路產生的電能等于克服安培力所做的功；(3)電磁感應現象遵從能量守恒定律。解決此類問題的分析要抓住三點規(guī)律總結規(guī)律總結分離出電路中由電磁感應所產生的電源，求出電源參數E和r 分析電路結構，弄清串、并聯關系，求出相關部分的電流大小，以便求解安培力 分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤
6、其注意其所受的安培力 根據力和運動的關系，判斷出正確的運動模型及能量轉化關系 解決電磁感應綜合問題的一般思路 規(guī)律總結規(guī)律總結方法技巧：(1)若涉及變力作用下運動問題，可選用動量守恒和能量守恒的方法解決。(2)若涉及恒力或恒定加速度，一般選用動力學的觀點。若涉及運動時間問題也可選用動量定理求解。 【備選訓練】 (2012山東卷20)如圖示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度為B.將質量為m的導體棒由靜止釋放,當速度達到v時開始勻速運動,此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導體棒最終以2v的速度勻速運動導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計導軌和導體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項正確的是( ) AP2mgvsin BP3mgvsin C當導體棒速度達到時加速度大小為sin D在速度達到2v以后勻速運動的過程中，R上產生的焦耳熱等于拉力所做的功 備選訓練備選訓練轉到解析備選訓練備選訓練mgBILFNvBF2v轉回原題
物理總第十章 電磁感應 10-3-3 電磁感應中的“桿＋導軌”模型
