高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第3节（课时1）电磁感应中的电路和图象问题：电磁感应中的“杆＋导轨”模型课件 鲁科版.pptVIP

物理建模 电磁感应中的 杆 导轨 模型 1 模型特点 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 第九章电磁感应 5 真题演练 一 模型特点 1 模型特点 一 模型构建 杆 导轨 模型是电磁感应问题高考命题的 基本道具 也是高考的热点 考查的知识点多 题目的综合性强 物理情景变化空间大 是我们复习中的难点 杆 导轨 模型又分为 单杆 型和 双杆 型 单杆 型为重点 导轨放置方式可分为水平 竖直和倾斜 杆的运动状态可分为匀速 匀变速 非匀变速运动等 单杆水平式 二 模型分类及特点 单杆倾斜式 二 典例剖析 2 典例剖析 例3 如图甲所示 两根足够长平行金属导轨mn pq相距为l 导轨平面与水平面夹角为 金属棒ab垂直于mn pq放置在导轨上 且始终与导轨接触良好 金属棒的质量为m 导轨处于匀强磁场中 磁场的方向垂直于导轨平面斜向上 磁感应强度大小为b 金属导轨的上端与开关s 定值电阻r1和电阻箱r2相连 不计一切摩擦 不计导轨 金属棒的电阻 重力加速度为g 现在闭合开关s 将金属棒由静止释放 1 判断金属棒ab中电流的方向 2 若电阻箱r2接入电路的阻值为0 当金属棒下降高度为h时 速度为v 求此过程中定值电阻上产生的焦耳热q 3 当b 0 40t l 0 50m 37 时 金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱r2阻值的变化关系 如图乙所示 取g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 求r1的阻值和金属棒的质量m 转解析 转原题 拓展延伸 若例3改为 金属棒和导轨之间的动摩擦因数为 不计导轨 金属棒的电阻 重力加速度为g 现在闭合开关s 将金属棒由静止释放 1 若电阻箱r2接入电路的阻值为0 当金属棒下降高度为h时 速度为v 求此过程中定值电阻上产生的焦耳热q 2 当b 0 40t l 0 50m 37 0 25时 金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱r2阻值的变化关系 如图乙所示 取g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 求r1的阻值和金属棒的质量m 转解析 导体棒受力情况如何 转原题 备选 2013 安徽卷 16 如图所示 足够长平行金属导轨倾斜放置 倾角为37 宽度为0 5m 电阻忽略不计 其上端接一小灯泡 电阻为1 一导体棒mn垂直于导轨放置 质量为0 2kg 接入电路的电阻为1 两端与导轨接触良好 与导轨间的动摩擦因数为0 5 在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应强度为0 8t 将导体棒mn由静止释放 运动一段时间后 小灯泡稳定发光 此后导体棒mn的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 a 2 5m s1wb 5m s1wc 7 5m s9wd 15m s9w 审题析疑 注意导体棒受力图的画法 转解析 小灯泡稳定发光时 导体棒受力及运动情况怎样 遵从什么物理规律 转原题 三 规律方法 3 规律方法 1 杆的稳定状态一般是匀速运动 达到最大速度或最小速度 此时合力为零 2 整个电路产生的电能等于克服安培力所做的功 3 电磁感应现象遵从能量守恒定律 变式训练3 2014 江苏卷 13 如图所示 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨 导轨间距为l 长为3d 导轨平面与水平面的夹角为 在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为b 方向与导轨平面垂直 质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放 在滑上涂层之前已经做匀速运动 并一直匀速滑到导轨底端 导体棒始终与导轨垂直 且仅与涂层间有摩擦 接在两导轨间的电阻为r 其他部分的电阻均不计 重力加速度为g 求 1 导体棒与涂层间的动摩擦因数 2 导体棒匀速运动的速度大小v 3 整个运动过程中 电阻产生的焦耳热q 转解析 转原题 四 跟踪训练 4 跟踪训练 跟踪训练 间距为l 2m的足够长金属直角导轨如甲图放置 它们各有一边在同一水平面内 另一边垂直于水平面 质量均为m 0 1kg的金属细杆ab cd与导轨垂直放置形成闭合回路 杆与导轨间的动摩擦因数均为 0 5 导轨的电阻不计 细杆ab cd的电阻分别为r1 0 6 r2 0 4 整个装置处于磁感应强度大小为b 0 50t 方向竖直向上的匀强磁场中 当ab在平行于水平导轨的拉力f作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时 cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动 测得拉力f与时间t的关系如图乙所示 g 10m s2 1 求ab杆的加速度a 2 求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小 3 若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力f做了5 2j的功 通过cd杆横截面的电荷量为2c 求该过程中ab杆所产生的焦耳热 转审题 转解析 审题析疑 第一步 读题 抓关键词 ab杆做匀加速运动 加速度是定值 读图 f t图 t 0时 f 1 5n f安 0 cd杆达到最大速度时 cd杆合力为零 第二步 找突破口 理思路 对ab杆受力分析 由f t图象得t 0时 f 1 5n 由牛顿第二定律求加速度a 对cd杆受力分析 由平衡条件 得cd杆的最大速度 由运动学公式求ab杆全过程位移 再由动能定理得w安 由功能关系得q总 再由电阻的串联知识得ab杆上的热量qab 转原题 五 真题演练 5 真题演练 真题 2012 山东卷 20 如图示 相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为 上端接有定值电阻r 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度为b 将质量为m的导体棒由静止释放 当速度达到v时开始匀速运动 此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力 并保持拉力的功率恒为p 导体棒最终以2v的速度匀速运动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为g 下列选项正确的是 a p 2mgvsin b p 3mgvsin c 当导体棒速度达到时加速度大小为sin d 在速度达到2v以后匀速运动的过程中 r上产生的焦耳热等于拉力所做的功 转解析 mg bil fn v b f 2v 转原题 真题 2012 天津卷 11 如图所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距l 0 5m 左端接有阻值r 0 3 的电阻 一质量m 0 1kg 电阻r 0 1 的金属棒mn放置在导轨上 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度b 0 4t 棒在水平向右的外力作用下 由静止开始以a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移x 9m时撤去外力 棒继续运动一段距离后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1 q2 2 1 导轨足够长且电阻不计