电磁感应中的“杆+导轨”模型ppt课件.ppt

1、必考部分第九章电磁感应微专题九电磁感应中的微专题九电磁感应中的“杆导轨杆导轨”模型模型第九章电磁感应第九章电磁感应对杆在导轨上运动组成的系统，杆在运动中切割磁感线产生感对杆在导轨上运动组成的系统，杆在运动中切割磁感线产生感应电动势，并受到安培力的作用改变运动状态最终达到稳定的运动应电动势，并受到安培力的作用改变运动状态最终达到稳定的运动状态，该系统称为状态，该系统称为“杆导轨杆导轨”模型模型“杆导轨杆导轨”模型中杆有单模型中杆有单杆和双杆之分，导轨可分为水平、竖直、倾斜导轨杆和双杆之分，导轨可分为水平、竖直、倾斜导轨求解此类问题的关键有三点：求解此类问题的关键有三点：1电路结构分析电路结构分析

2、分析电路结构找出电源；用电器及其参数分析电路结构找出电源；用电器及其参数第九章电磁感应第九章电磁感应2动力学分析动力学分析(1)受力分析：杆一般会受到重力、支持力、摩擦力、拉力、安受力分析：杆一般会受到重力、支持力、摩擦力、拉力、安培力，确定哪些力为变力，哪些力为恒力，按效果把力分为动力和培力，确定哪些力为变力，哪些力为恒力，按效果把力分为动力和阻力阻力(必要时使用力的合成与分解必要时使用力的合成与分解)(2)动态分析：由牛顿第二定律确定加速度的表达式，结合初速动态分析：由牛顿第二定律确定加速度的表达式，结合初速度判断杆是加速还是减速，按照下面模式分析：度判断杆是加速还是减速，按照下面模式分析

3、： 直至确定收尾状态直至确定收尾状态(3)常见收尾状态：常见收尾状态：静止；静止；匀速直线运动；匀速直线运动；匀加速直线运动匀加速直线运动第九章电磁感应第九章电磁感应3能量分析能量分析动能定理动能定理EkEkW安安W其他力其他力；棒的动能、电路中的电能、其他能的转化与守恒棒的动能、电路中的电能、其他能的转化与守恒第九章电磁感应第九章电磁感应典例典例1(2015上海黄浦区质检上海黄浦区质检)(多选多选)水平固定放置的足够长水平固定放置的足够长的的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，在导轨上形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，在导轨上放着金属棒放着金属棒ab，开始时，开始时a

4、b棒以水平初速度棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程()A产生的总内能相等产生的总内能相等B通过通过ab棒的电荷量相等棒的电荷量相等C电流所做的功相等电流所做的功相等D安培力对安培力对ab棒所做的功不相等棒所做的功不相等第九章电磁感应第九章电磁感应答案答案AD第九章电磁感应第九章电磁感应典例典例2如图所示，两平行光滑的金属导轨如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水固定在水平面上，间距为平面上，间距为L，处于竖直方向的磁场中，整个磁场由若干个宽，处于竖直方向的磁场中，整个磁

5、场由若干个宽度皆为度皆为d的条形匀强磁场区域的条形匀强磁场区域1、2、3、4组成，磁感应强度组成，磁感应强度B1、B2的方向相反，大小相等，即的方向相反，大小相等，即B1B2B导轨左端导轨左端M、P间接一电阻间接一电阻R，质量为，质量为m、电阻为、电阻为r的细导体棒的细导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨接垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，不计导轨的电阻现对棒触良好，不计导轨的电阻现对棒ab施加水平向右的拉力，使其从施加水平向右的拉力，使其从区域区域1磁场左边界位置开始以速度磁场左边界位置开始以速度v0向右做匀速直线运动并穿越向右做匀速直线运动并穿越n个个磁场区域磁场区域第九章电磁感应第九章电磁

6、感应(1)求棒求棒ab穿越区域穿越区域1磁场的过程中电阻磁场的过程中电阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q；(2)求棒求棒ab穿越穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功所做的功W；(3)规定棒规定棒ab中从中从a到到b的电流方向为正，画出上述过程中通过棒的电流方向为正，画出上述过程中通过棒ab的电流的电流I随时间随时间t变化的图象变化的图象第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应典例典例3相距为相距为L2 m的足够长的金属直角导轨如图甲所示的足够长的金属直角导轨如图甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量放置，它们各有一边在同

7、一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为均为m0.1 kg 的金属细杆的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，与导轨垂直接触形成闭合回路，细杆与导轨之间的动摩擦因数均为细杆与导轨之间的动摩擦因数均为0.5，导轨电阻不计，细杆，导轨电阻不计，细杆ab、cd电阻分别为电阻分别为R10.6 ，R2 0.4 .整个装置处于磁感应强度整个装置处于磁感应强度大小为大小为B0.50 T、方向竖直向上的匀强磁场中当、方向竖直向上的匀强磁场中当ab在平行于水平在平行于水平导轨的拉力导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时杆也同时从静止开始沿导轨向下运

8、动测得拉力从静止开始沿导轨向下运动测得拉力F与时间与时间t的关系如图乙所的关系如图乙所示示(取取g10 m/s2)第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应解题指导解题指导1ab棒向右做匀加速直线运动，切割磁感线，产生电动势，棒向右做匀加速直线运动，切割磁感线，产生电动势，相当于电源相当于电源2cd杆向下运动，不切割磁感线，不产生电动势，是外电杆向下运动，不切割磁感线，不产生电动势，是外电路，但受安培力路，但受安培力第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应第九章电磁感应答案答案(1)10 m/s2(2)2 m/s(3)2.94 J第九章电磁感应第九章电磁感应新 题 快 递点击按扭进入点击按扭进入WORD文档作业文档作业谢谢大家