2022-2023年高考物理一轮复习 电磁感应单杆模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

单杆模型(多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上.t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动.运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示.下列图象中可能正确的是 (

)A、C由题意可知,两棒组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得mv0=2mv′,最终两棒共速,速度为,此时电路中电流为0,故C正确,D错误;由C知,I不是线性变化,又由I=(R为每个棒的电阻)知,v不是线性变化,v1是逐渐减小到,v2是逐渐增大到,故A正确,B错误.【真题解码】(1)审题拆过程:(2)命题陷阱点:认为电流均匀变化,速度也均匀变化.针对选择题,中间过程分析比较复杂,我们要学会分析特殊点的状态,从而排除选项得出正确的答案.本题电流不会突变为0,加速度也不会突变,还可以从科学规律的合理性分析问题.【核心必备】

单杆模型的常见情况注:若光滑导轨倾斜放置,要考虑导体杆受到重力沿导轨斜面向下的分力作用,分析方法与表格中受外力F时的情况类似.1.图甲、乙、丙中除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动.甲图中的电容器C原来不带电,所有导体棒、导轨电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计,导体棒ab的质量为m.图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨足够长,间距为L.今给导体棒ab一个向右的初速度v0,则 (

)A.三种情况下,导体棒ab最终都静止B.三种情况下,导体棒ab最终都做匀速运动C.图甲、丙中ab棒最终都向右做匀速运动D.图乙中,流过电阻R的总电荷量为D图甲中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电,当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时,电路中没有电流,ab棒不受安培力,向右做匀速运动.图乙中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流,通过电阻R转化为内能,ab棒速度减小,当ab棒的动能全部转化为内能时,ab棒静止.图丙中,导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动,速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动,当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时,电路中没有电流,ab棒向左做匀速运动,A、B、C错误;图乙中根据动量定理-BILΔt=0-mv0,流过电阻R的总电荷量为q=IΔt=,D正确.2.如图所示,足够长的光滑平行金属导轨CD、EF倾斜放置,其所在平面与水平面间的夹角为θ=30°,两导轨间距为L,导轨下端分别连着电容为C的电容器和阻值R=2r的电阻.一根质量为m,电阻为r的金属棒放在导轨上,金属棒与导轨始终垂直并接触良好,一根不可伸长的绝缘轻绳一端拴在金属棒中间、另一端跨过定滑轮与质量M=4m的重物相连.金属棒与定滑轮之间的轻绳始终在两导轨所在平面内且与两导轨平行,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨电阻不计,初始状态用手托住重物使轻绳恰处于伸长状态,由静止释放重物,求:(重力加速度大小为g,不计滑轮阻力)(1)若S1闭合、S2断开,重物的最大速度;(2)若S1和S2均闭合,电容器的最大带电量;(3)若S1断开、S2闭合,重物的速度v随时间t变化的关系式.【解析】(1)S1闭合、S2断开时,M由静止释放后拉动金属棒沿导轨向上做加速运动,金属棒受到沿导轨向下的安培力及重力的分力作用,设最大速度为vm,根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势E=BLvm根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流

当金属棒速度最大时有:Mg=mgsin30°+BIL解得:vm=(2)S1、S2均闭合时,电容器两板间的最大电压U=UR=IR=电容器的最大带电量Q=CU=(3)S1断开、S2闭合时,设从释放M开始经时间t金属棒的速度大小为v,加速度大小为a,通过金属棒的电流为i,金属棒受到的安培力F=BiL,方向沿导轨向下,设在时间t到(t+Δt)内流经金属棒的电荷量为ΔQ,ΔQ也是平行板电容器在t到(t+Δt)内增加的电荷量,ΔQ=CBL·Δv,根据运动学公式可得Δv=aΔt,则i==CBLa,