电磁感应中的单杆模型.doc

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1、一、单杆模型【破解策略】　单杆问题是电磁感应与电路、力学、能量综合应用的体现，因此相关问题应从以下几个角度去分析思考：(1)力电角度：与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化→导体棒产生感应电动势→感应电流→导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。(2)电学角度：判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源)→利用或求感应动电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画等效电路图。(3)力能角度：电磁感应现象中，当外力克服

2、安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。示意图单杆以一定初速度在光滑水平轨道上滑动，质量为m，电阻不计，杆长为L轨道水平、光滑，单杆质量为m，电阻不计，杆长为L轨道水平光滑，杆质量为m，电阻不计，杆长为L，拉力F恒定力学观点导体杆以速度v切割磁感线产生感应电动势，电流，安培力，做减速运动：，当时，，，杆保持静止S闭合，杆受安培力，此时，杆速度感应电动势安培力加速度，当时，最大，且开始时，杆速度感应电动势安培力由知，当时，最大，图像观点能量观点动能全部转化为内能：电能转化为动能

3、F做的功中的一部分转化为杆的动能，一部分产热：1．如图12—2一l2所示，abcd是一个固定的U形金属框架，ab和cd边都很长，bc长为，框架的电阻不计，6是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(摩擦可忽略)，它的电阻为R，现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，已知当以恒力F向右拉导体杆时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度．2.两根光滑的足够长的直金属导轨MN、平行置于竖直面内，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为Ｒ的电阻，如图１所示。质量为m、长度为L、阻值为r

4、的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于磁感应强度为B、方向水平向里的匀强磁场中，ab由静止释放，在重力作用下运动，若ab从释放至其运动达到最大速度时下落的高度为h求：(1)ab运动的最大速度；(2)ab从释放至其运动达到最大速度此过程中金属棒产生的焦耳热为多少？（3）ab从释放至其运动达到最大速度的过程中，流过ab杆的电荷量（4）ab从释放至其运动达到最大速度所经历的时间3.两根光滑的足够长的直金属导轨MN、平行置于竖直面内，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为Ｒ的电阻，如图１所示。质量为m、

5、长度为L、阻值为r的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于磁感应强度为B、方向水平向里的匀强磁场中，ab由静止释放，在重力作用下运动，若ab从释放至其运动达到最大速度时所经历的时间为ｔ，求：(1)ab运动的最大速度；(2)ab从释放至其运动达到最大速度此过程中金属棒产生的焦耳热为多少？（3）ab从释放至其运动达到最大速度的过程中，流过ab杆的电荷量64.如图2所示，电源的电动势为E，内阻不计，ab棒电阻为R，长为L，U形支架足够长，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图2所示：(1)分析ab棒从

6、静止开始到最后的运动过程；(2)ab棒是否有稳定的运动速度？若有，为多大？θθRBbaNMQP5.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R6的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，经过足够长的时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R上产生的热为Q，导轨和金属杆接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ，且

7、μ＜tanθ，已知重力加速度为g。[（1）求磁感应强度的大小k+s-5#u（2）金属杆在加速下滑过程中，当速度达到时，求此时金属杆的加速度的大小；（3）求金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度。6.如图9所示，在与水平方向成角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向垂直轨道平面向上。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量kg、电阻，金属轨道宽度m。现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀

8、速向上运动。在导体棒ab运动过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上。g取10m/s2，求：(1)导体棒cd受到的安培力大小；(2)导体棒ab运动的速度大小；(3)拉力对导体棒ab做功的功率。图18变式、(淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研)如图18所示，足够长的光滑平行金属导体和，水平放置且相