1、核心素养微专题 九 电磁感应中的 “ 导体杆 ” 模型 【 素养养成 】 1.模型概述 : “导体杆”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具” ,是高考的热点 ,考查的知识点多 ,综合性强 ,物理情景变化空间大 ,是我们复习的难点。 “导体杆”模型分为“单杆”型和“双杆”型 ;导轨可分为光滑与不光滑、记电阻与不记电阻等情况 ;导轨放置方式可分为水平、竖直、倾斜 ;杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等。 2.常见模型分析 : 以下四种模型均以导轨光滑、不计导轨电阻的情景为例进行分析。 模型一 :单杆与电源构成闭合回路 (1)运动过程分析 :闭合开关后 ,导体杆 ab受到向右的安 培力
2、,开始向右做加速运动 ,切割磁感线 ,产生逆时针的 感应电流 ,则回路中的总电动势 E总 =E0-BLv,随着速度 v 的增大而减小 ,回路中的电流 I= ,导体杆受到的安 培力 F安 =BIL减小 ,加速度 a减小 ,导体杆做加速度减小 的加速运动。当 v= 时 ,E总 、 I、 F安 、 a等于 0,导体 杆做匀速直线运动。 ERr?总0EBL(2)v-t图象如图所示。 (3)稳定状态。 导体杆最终做匀速直线运动 ,回路中的电流 I为 0。 (4)动量关系 :BLq=mvm-0。 能量关系 :qE=QR+Qr+ 2m1 Q R Rmv2 Q r r?(5)模型变式。 导轨不光滑 ; 导轨倾斜放置 ; 导体杆具有初速 度 v0。 模型二 :单杆与电阻构成闭合回路 (具有初速度 ) (1)运动过程分析 :导体杆 ab向右切割磁感线产生逆时 针的感应电流 ,受到向左的安培力 ,根据法拉第电磁感 应定律、闭合电路欧姆定律和安培力公式可得 :E=BLv、 I= ,F安 =BIL= ,E、 I、 F安 、 a均随着导体 杆 ab速度的减小而减小。当 v=0时 ,E、 I、 F安 、 a均等 于 0,导体杆 ab静止。 BLvRr?22B L vRr?(2)v-t图象如图所示。
