高三物理一轮复习课件电磁感应等距双杆无外力

高中物理解题模型高中物理

一轮复习电磁感应（6/9）高中物理

一轮复习电磁感应（6/9）1楞次定律2电磁感应定律3电路分析4线框模型5单杆模型6双杆模型7功能及动量8图像问题9电磁感应应用相关知识：1.双杆放置同一磁场中（不计摩擦，初状态一静一动）：电磁感应

—双杆模型（等距无外力）电路分析：受力及加速度分析：运动性质：杆1：加速度a减小的加速直线运动，最终匀速直线运动；杆2：加速度a减小的减速直线运动，最终匀速直线运动；vtOv0v共B12v0相关知识：1.双杆放置同一磁场中（不计摩擦，初状态一静一动）：电磁感应

—双杆模型（等距无外力）vtOv0v共B12v0模型：完全非弹性碰撞（合外力为零，最终共速）最终状态：电荷量：相对位移：相关知识：2.双杆放置不同磁场中（不计摩擦，初状态一静一动）：电磁感应

—双杆模型（等距无外力）电路分析：运动性质：杆1加速度a减小的加速直线运动，最终匀速直线运动；杆2加速度a减小的减速直线运动，最终匀速直线运动；B212v0B1受力及加速度分析：vtOv0v2v1相关知识：2.双杆放置不同磁场中（不计摩擦，初状态一静一动）：电磁感应

—双杆模型（等距无外力）B212v0B1vtOv0v2v1模型：非碰撞（合外力不为零，最终各自匀速）电荷量：能量关系：最终状态：【例题1】如图所示，两电阻可以忽略不计的平行金属长直导轨固定在水平面上，相距为L，另外两根长度为L、质量为m、电阻为R的相同导体棒垂直静置于导轨上，导体棒在长导轨上可以无摩擦地左右滑动，导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。某时刻使左侧的导体棒获得大小为v0的向左初速度、右侧的导体棒获得大小为2v0的向右初速度，从开始运动到最终处于稳定状态的过程中；求：①导体棒a上产生的内能；②流过导体棒a的电荷量；③两导体棒相对位移大小；总结：两根导体棒电流大小相等、方向相反，导致合外力为零（动量守恒），看作完全非弹性碰撞模型；回路中电荷量由动量定理求解，可对两导体棒中的任意一根导体棒列式；电荷量不仅与动量定理联系，也可与电磁感应联系；本题中的电荷量是联系力学及电学问题的纽带；电磁感应

—双杆模型（等距无外力）①②③【例题2】如图所示，MN、PQ两平行水平导轨间距为L=0.5m，分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端接有R=3Ω的定值电阻。质量M=2kg的绝缘杆cd垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.4T。现有质量m=1kg、电阻R0=1Ω的金属杆ab，以初速度v0=12m/s水平向右与绝缘杆cd发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，绝缘杆cd则恰好通过半圆导轨最高点。不计导轨电阻和摩擦，金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好，a取10m/s2，（不考虑杆cd通过半圆导轨最高点以后的运动）。求：①杆cd通过半圆导轨最高点时的速度v的大小；②正碰后杆ab的速度v1的大小；③杆ab刚进入磁场时感应电流I的大小、方向及其所受的安培力F的大小；④杆ab运动的过程中，电阻R产生的焦耳热QR。总结：注意题目中cd杆为绝缘杆，所以本题为单杆与电阻模型（阻尼式单杆）；本题考查了圆周运动，普通碰撞模型及闭合电路欧姆定律等知识；电磁感应

—双杆模型（等距无外力）①②③④【例题3】如图，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计。在虚线l1的左侧存在着竖直向上的匀强磁场，在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场，两部分磁场的磁感应强度均为B。a、b两根金属棒，电阻均为R、质量均为m，与导轨垂直，分别位于两块磁场中，现突然给a棒一个水平向左的初速度v0，在两棒达到稳定的过程中，求：①最终稳定时，a、b两根导棒的速度大小；②导体棒a上产生的内能及流过导体棒a的电荷量；③安培力分别对导体棒a、b做了多少功；总结：两杆所受安培力方向相同，导致动量不守恒；动量定理及最终电流为零确定末速度；安培力做正功消耗电能，安培力做负功产生电能；电磁感应

—双杆模型（等距无外力）①②③【例题4】如图所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下。质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处。现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。①若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为1/5mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放。求：金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；‚若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；②若水平段导轨光滑，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，进入磁场Ⅰ。磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ中，金属棒b产生焦耳热的最大值。总结：1.一问为单杆模型，受力是解题关键；2.二问是双杆模型，动量定理及能量守恒是解题关键；电磁感应

—单杆模型（单杆与电源）①②例题1例题2例题3例题4【例题1】如图所示，两电阻可以忽略不计的平行金属长直导轨固定在水平面上，相距为L，另外两根长度为L、质量为m、电阻为R的相同导体棒垂直静置于导轨上，导体棒在长导轨上可以无摩擦地左右滑动，导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。某时刻使左侧的导体棒获得大小为v0的向左初速度、右侧的导体棒获得大小为2v0的向右初速度，从开始运动到最终处于稳定状态的过程中；求：①导体棒a上产生的内能；②流过导体棒a的电荷量；③两导体棒相对位移大小；①②③电磁感应

—双杆模型（等距无外力）例题1例题2例题3例题4【例题2】如图所示，MN、PQ两平行水平导轨间距为L=0.5m，分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端接有R=3Ω的定值电阻。质量M=2kg的绝缘杆cd垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.4T。现有质量m=1kg、电阻R0=1Ω的金属杆ab，以初速度v0=12m/s水平向右与绝缘杆cd发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，绝缘杆cd则恰好通过半圆导轨最高点。不计导轨电阻和摩擦，金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好，a取10m/s2，（不考虑杆cd通过半圆导轨最高点以后的运动）。求：①杆cd通过半圆导轨最高点时的速度v的大小；②正碰后杆ab的速度v1的大小；③杆ab刚进入磁场时感应电流I的大小、方向及其所受的安培力F的大小；④杆ab运动的过程中，电阻R产生的焦耳热QR。①②③④电磁感应

—双杆模型（等距无外力）例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（等距无外力）【例题3】如图，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计。在虚线l1的左侧存在着竖直向上的匀强磁场，在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场，两部分磁场的磁感应强度均为B。a、b两根金属棒，电阻均为R、质量均为m，与导轨垂直，分别位于两块磁场中，现突然给a棒一个水平向左的初速度v0，在两棒达到稳定的过程中，求：①最终稳定时，a、b两根导棒的速度大小；②导体棒a上产生的内能及流过导体棒a的电荷量；③安培力分别对导体棒a、b做了多少功；①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（等距无外力）【例题4】如图所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下。质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处。现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。①若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为1/5mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放。求：金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；‚若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；②若水平段导轨光滑，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，进入磁场Ⅰ。磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ中，金属棒b