2025高考物理二轮复习专题四-电路和电磁感应-第7讲 电磁感应中的单杠模型【课件】

第7讲

电磁感应中的单杠模型角度1

单杆与电阻构成回路

角度3

单杆的振动（简谐运动）跟踪训练备用习题常见的单杆模型分析示意图______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________运动分析_________________________________________________________________________________________________________________________________________________能量分析续表角度1

单杆与电阻构成回路

√

[答案]

见解析

角度3

单杆的振动(简谐运动)

1.

如图甲,倾角θ=30°的足够长光滑平行金属导轨,导轨间距L=1m,底端接有R=3Ω的定值电阻,导轨处在磁感应强度大小B=1T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量m=0.5kg、阻值r=1Ω的金属棒,在平行于导轨的拉力F作用下,由静止开始从CD处沿导轨向上加速运动,金属棒的速度—位移图像如图乙所示,金属棒始终与导轨垂直并接触良好,导轨电阻忽略不计,重力加速度g取10m/s2,求:(1)通过金属棒的电荷量为1C时,金属棒的位移大小;

(2)速度v=2m/s时,电阻R的发热功率;

(3)金属棒从CD处沿导轨向上运动x=2m的过程中,外力F做的功.

2.某研发小组设计了一个臂力测试仪.装置的简化原理图如图甲所示,两平行金属导轨MM'、NN'竖直放置,两者间距为L=1m,在M、N间和M'、N'间分别接一个阻值为R=1.5Ω的电阻,在两导轨间EFGH矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d=0.5m的磁场,磁感应强度变化如图丙所示,已知B0=0.75T,t0=0.25s.一质量为m=0.5kg、长为L=1m、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒与弹簧相连,弹簧下端固定,弹簧伸至原长后其顶端恰好与EF在同一条直线上.测试者利用臂力将导体棒向下压至某位置后释放,导体棒向上运动经过HG时,会与HG处的压力传感器发生撞击(图乙为装置的侧视图),压力传感器可以显示撞击力的大小,以此来反映臂力的大小.

(1)为测试其电特性,进行如下实验:磁场区域内的磁感应强度如图丙所示,求0~t0时间内流过MN的电流I的大小和方向;(2)为测试其力特性,在t>t0这段时间内进行如下实验:设某次测试中,将弹簧压缩至AB位置后释放,AB与EF间的竖直距离为2d,当导体棒进入磁场的瞬间,加速度为2g,导体棒运动到HG时压力传感器示数恰好为0.已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比,导体棒运动中与导轨始终保持接触良好且导轨电阻不计,重力加速度g取10m/s2,求:

①导体棒出磁场时弹簧的弹性势能;②导体棒向上运动过程中产生的焦耳热.

(1)求导体棒ab在0至0.25T内通过的电荷量;

(2)求MN边在一个周期内产生的焦耳热;

(3)求在0至0.25T内外力F的冲量;

(4)已知简谐运动的回复力系数k=100N/m,求矩形金属框受到的摩擦力与外力F等大同向时导体棒的位置.

(1)

D刚熄灭时，导体棒的速度大小；