高考物理一轮复习课件电磁感应不等距双杆有外力

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（杆2受恒力，不计摩擦，初状态都静止）：电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）电路分析：运动性质：杆1：加速度a增大的加速直线运动，最终匀加速直线运动；杆2：加速度a减小的加速直线运动，最终匀加速直线运动；B12FL1L2受力及加速度分析：vtO12最终加速度关系：相关知识：1.双杆放置同一磁场中（杆2受恒力，不计摩擦，初状态都静止）：电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）B12FL1L2最终电流：能量关系：动量关系：最终安培力及加速度：vtO12相关知识：2.双杆放置同一磁场中（杆1杆2都受恒力且F2>F1，不计摩擦，初状态都静止）：电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）vtO12B12F2L1L2F1电路分析：运动性质：杆1：先做反向加速度a减小加速运动，再做反向加速度a增大的减速速运动及正向加速度a增大加速运动，最终匀加速直线运动；杆2：加速度a减小的加速直线运动，最终匀加速直线运动；受力及加速度分析：最终加速度关系：相关知识：2.双杆放置同一磁场中（杆1杆2都受恒力且F2>F1，不计摩擦，初状态都静止）：电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）最终电流：能量关系：动量关系：最终安培力及加速度：B12F2L1L2F1vtO12【例题1】虚线PQ上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，PQ下方存在竖直向上的匀强磁场，两处磁场磁感应强度大小均为B0，足够长的不等间距金属导轨竖直放置，导轨电阻不计。两根金属棒水平地靠在金属导轨上，其中金属棒AB光滑且质量为m，长为L，电阻为R，金属棒CD质量为2m、长为2L、电阻为2R，与导轨之间的动摩擦因数为μ。若AB棒在拉力F的作用下沿导轨由静止向上做加速度为a的匀加速直线运动，同时由静止释放CD棒，如图所示。已知运动过程中棒与导轨接触良好，重力加速度为g，求：①AB棒哪端电势高，两端的电压UAB的大小随时间变化的规律；②作用在金属棒AB上的拉力F需要满足的条件；③CD棒下滑达到最大速度所需时间。总结：1.CD棒不切割磁感线，本题实为单杆模型；2.CD棒先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动；②电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）③①（B端电势高）【例题2】如图所示，两根质量均为m＝2kg的金属棒垂直放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，现用250N的水平拉力F向右拉CD棒，在CD棒运动0.5m的过程中，CD棒上产生的焦耳热为30J，此时AB棒和CD棒的速度分别为vA和vC，且vA∶vC＝1∶2，立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求：①在CD棒运动0.5m的过程中，AB棒上产生的焦耳热；②撤去拉力F瞬间，两棒的速度vA和vC的大小；③撤去拉力F后，两棒最终做匀速运动时的速度vA′和vC′的大小。总结：1.施加恒力F时，加速度最终表达式：LAaA=LBaB；2.撤去F时，速度最终表达式：LAvA=LBvB；电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）①③②【例题3】间距2L和L的两组平行金属导轨固定在水平绝缘面内，电阻不计且足够长。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B与2B，导体棒a与b质量分别为m与2m，a棒电阻是b棒电阻的一半，a棒与导轨间动摩擦因数为μ，b棒光滑。b棒静止垂直跨放在两导轨连接处，a棒垂直跨放在距离QQ1为2L处，t=0时刻，a棒获得水平向右，大小为v0的速度开始运动。当a棒运动到QQ1时两棒速度恰好相同（a棒仍在宽轨上），此过程中流过b棒的电荷量为q，此时立即锁定a棒，而b棒继续向右运动最终停下．重力加速度大小为g，求：①a棒开始运动时QQ1两端的电势差U；②a棒被锁定前瞬时速度的大小v及a棒运动的时间t；③b棒运动过程中产生的电热Qb及b棒最终将静止的位置与QQ1距离S；总结：1.动量及能量关系在单双杆模型中运用；2.锁定a棒前，磁通量变化由双杆引起；锁定a棒后，磁通量变化由单杆引起；②①电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）③【例题4】如图所示，P1Q1P2Q2和M1N1M2N2为水平放置的两足够长的平行导轨，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小B＝0.4T的匀强磁场中，P1Q1与M1N1间的距离为L1＝1.0m，P2Q2与M2N2间的距离为L2＝0.5m，两导轨电阻可忽略不计。质量均为m＝0.2kg的两金属棒ab、cd放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，并与导轨形成闭合回路。已知两金属棒位于两导轨间部分的电阻均为R＝1.0Ω；金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，且与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。①在t＝0时刻，用垂直于金属棒的水平外力F向右拉金属棒cd，使其从静止开始沿导轨以a＝5.0m/s2的加速度做匀加速直线运动，金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动？②若用一个适当的水平外力F0(未知)向右拉金属棒cd，使其速度达到v2＝20m/s后沿导轨匀速运动，此时金属棒ab也恰好以恒定速度沿导轨运动，求金属棒ab沿导轨运动的速度大小和金属棒cd匀速运动时水平外力F0的功率；③当金属棒ab运动到导轨Q1N1位置时刚好碰到障碍物而停止运动，并将作用在金属棒cd上的水平外力改为F1＝0.4N，此时金属棒cd的速度变为v0＝30m/s，经过一段时间金属棒cd停止运动，求金属棒ab停止运动后金属棒cd运动的距离。总结：1.一问阻尼单棒模型，核心受力分析；2.二问受力双杆模型，电动势为核心；3.三问受力单杆模型，电荷量是核心；电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）【例题1】虚线PQ上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，PQ下方存在竖直向上的匀强磁场，两处磁场磁感应强度大小均为B0，足够长的不等间距金属导轨竖直放置，导轨电阻不计。两根金属棒水平地靠在金属导轨上，其中金属棒AB光滑且质量为m，长为L，电阻为R，金属棒CD质量为2m、长为2L、电阻为2R，与导轨之间的动摩擦因数为μ。若AB棒在拉力F的作用下沿导轨由静止向上做加速度为a的匀加速直线运动，同时由静止释放CD棒，如图所示。已知运动过程中棒与导轨接触良好，重力加速度为g，求：①AB棒哪端电势高，两端的电压UAB的大小随时间变化的规律；②作用在金属棒AB上的拉力F需要满足的条件；③CD棒下滑达到最大速度所需时间。①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）【例题2】如图所示，两根质量均为m＝2kg的金属棒垂直放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，现用250N的水平拉力F向右拉CD棒，在CD棒运动0.5m的过程中，CD棒上产生的焦耳热为30J，此时AB棒和CD棒的速度分别为vA和vC，且vA∶vC＝1∶2，立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求：①在CD棒运动0.5m的过程中，AB棒上产生的焦耳热；②撤去拉力F瞬间，两棒的速度vA和vC的大小；③撤去拉力F后，两棒最终做匀速运动时的速度vA′和vC′的大小。①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）【例题3】间距2L和L的两组平行金属导轨固定在水平绝缘面内，电阻不计且足够长。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B与2B，导体棒a与b质量分别为m与2m，a棒电阻是b棒电阻的一半，a棒与导轨间动摩擦因数为μ，b棒光滑。b棒静止垂直跨放在两导轨连接处，a棒垂直跨放在距离QQ1为2L处，t=0时刻，a棒获得水平向右，大小为的速度开始运动。当a棒运动到QQ1时两棒速度恰好相同（a棒仍在宽轨上），此过程中流过b棒的电荷量为q，此时立即锁定a棒，而b棒继续向右运动最终停下．重力加速度大小为g，求：①a棒开始运动时QQ1两端的电势差U；②a棒被锁定前瞬时速度的大小及a棒运动的时间t；③b棒运动过程中产生的电热Qb及b棒最终将静止的位置与QQ1距离S；②①③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—双杆模型（不等距有外力）【例题4】如图所示，P1Q1P2Q2和M1N1M2N2为水平放置的两足够长的平行导轨，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小B＝0.4T的匀强磁场中，P1Q1与M1N1间的距离为L1＝1.0m，P2Q2与M2N2间的距离为L2＝0.5m，两导轨电阻可忽略不计。质量均为m＝0.2kg的两金属棒ab、cd放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，并与导轨形成闭合回路。已知两金属棒位于两导轨间部分的电阻均为R＝1.0Ω；金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，且与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。①在t＝0时刻，用垂直于金属棒的水平外力F向右拉金属棒cd，使其从静止开始沿导轨以a＝5.0m/s2的加速度做匀加速直线运动，金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动？②若用一个适当的水平外力F0(未知)向右拉金属棒cd，使其速度达到v2＝20m/s后沿导轨匀速运动，此时金属棒ab也恰好以恒定速度沿导轨运动，求金属棒ab沿导轨运动的速度大小和金属棒cd匀速运动时水平外力F0的功率；③当金属棒ab运动到导轨Q1N1位置时刚好碰到障碍物而停止运动，并将作用在金属棒cd上的水平外力改为F1＝0.4N，此时金属棒cd的速度变为v0＝30m/s，经过一段时间