电磁感应中的杆和导轨问题_第1页
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文档简介

1、.电磁感应中的杆+导轨问题“杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”,也是各种考试的热点,考查的知识点多,题目的综合性强,物理情景富于变化,是我们学习中的重点和难点。导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜;轨道可能光滑,也可能粗糙;杆可能有电阻也可能没有电阻;杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等;磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等,多种情景组合复杂,题目形式多变。下面是几种最基本的模型及分析,有兴趣(无兴趣可以无视)的同学可以学习、体会、研究。需要注意的是:模型中的结论是基于表中所述的基本模型而言,不一定有普遍性,物理情景有变化,结论可能不同,但分析

2、的方法是相同的、有普遍性的。1单杆水平式物理模型匀强磁场与导轨垂直,磁感应强度为B,棒ab长为L,质量为m,初速度为零,拉力恒为F,水平导轨光滑,除电阻R外,其他电阻不计动态分析设运动过程中某时测得的速度为v,由牛顿第二定律知棒ab的加速度为a=,a、v同向,随速度的增加,棒的加速度a减小,当a0时,v最大,电流I不再变化收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征受力平衡,a0 电学特征I不再变化2单杆倾斜式物理模型匀强磁场与导轨垂直,磁感应强度为B,导轨间距为L,导体棒质量为m,电阻为R,导轨光滑,电阻不计动态分析棒ab刚释放时agsin ,棒ab的速度v感应电动势EBLv电流I安培力FBIL加速

3、度a,当安培力Fmgsin 时,a0,速度达到最大vm收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征受力平衡,a0 电学特征I不再变化3、有初速度的单杆物理模型杆cd以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动,质量为m,电阻不计,两导轨间距为L动态分析杆以速度v切割磁感线产生感应电动势EBLv,电流I,安培力FBIL.杆做减速运动:vFa,当v0时,a0,杆保持静止能量转化情况动能全部转化为内能:Qmv4、含有电容器的单杆物理模型轨道水平光滑,单杆ab质量为m,电阻不计,两导轨间距为L,拉力F恒定动态分析开始时a,杆ab速度v感应电动势EBLv,经过时间t速度为vv,此时感应电动势EBL(vv),t时间内流入电容器的电荷量qCECECBLv电流ICBLCBLa (所以电流的大小恒定)安培力F安BLICB2L2a (所以安培力的大小恒定)FF安ma,a,所以杆以恒定的加速度匀加速运动能量转化情况F做的功使其它形式的能E其它一部分转化为动能,一部分转化为电场能E电场能:WFE其它=mv2E电场能5、含有电源时的单杆物理模型轨道水平光滑,单杆ab质量为m,电阻不计,两导轨间距为L动态分析S闭合,ab杆受安培力F,此时a,杆ab速度v感应电动势E感=BLvI=安培力FBIL加速度a,当E感

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