电磁感应导轨问题归纳(有答案)

《电磁感应导轨问题归纳(有答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁感应导轨问题归纳(有答案)（36页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、 应用动力学和能量观点解决电磁感应中的“导轨杆”模型问题 常见模型-1 一、单棒问题-1 1、发电式 (一）导轨竖直-2 （二）导轨水平-4 （三）导轨倾斜-7 1电容有外力充电式-14 2、阻尼式-17 3、电动式-18 二、 “双杆+导轨”模型二、双棒问题 1、无外力等距双棒-18 2、有外力等距双棒-19 三、在竖直导轨上的“双杆滑动”问题 1.等间距型-20 2.不等间距型-21 四、在水平导轨上的“双杆滑动”问题 1.等间距水平导轨，无水平外力作用（安培力除外）-22 2.不等间距水平导轨，无水平外力作用-23 3.等间距水平导轨，受水平外力作用（安培力除外）-24 五、绳连的“双杆

2、滑动”问题-26 应用动力学和能量观点解决电磁感应中的“导轨杆”模型问题大概1 模型概述“导轨杆”模型是电磁感应问题在高考命题中的“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“导轨杆”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；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运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂，形式多变2 常见模型类型“电动电”型“动电动”型示意图已知量棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑水平，电阻不计棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑，电阻不计过程分析S

3、闭合，棒ab受安培力F，此时加速度a，棒ab速度v感应电动势EBLv电流I安培力FBIL加速度a，当安培力F0时，a0，v最大，最后匀速运动棒ab释放后下滑，此时加速度agsin ，棒ab速度v感应电动势EBLv电流I安培力FBIL加速度a，当安培力Fmgsin 时，a0，v最大，最后匀速运动能量转化通过安培力做功，把电能转化为动能克服安培力做功，把重力势能转化为内能运动形式变加速运动变加速运动最终状态匀速运动，vm匀速运动vm一、单棒问题1、发电式（1）电路特点：导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势EBlv （2）安培力特点：安培力为阻力，并随速度增大而增大（3）加速度特点：加速度随速度增

4、大而减小（4）运动特点：加速度减小的加速运动（5）最终状态：匀速直线运动（6）两个极值v=0时,有最大加速度：a=0时,有最大速度： （7）能量关系（8）动量关系 F（9）变形：摩擦力；改变电路；改变磁场方向；改变轨道 BF 解题步骤：解决此类问题首先要建立“动电动”的思维顺序，可概括总结为：(1)找”电源”，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向；(2)画出等效电路图，求解回路中的电流的大小及方向；(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的动态过程，最后确定导体棒的最终运动情况；(4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解(一）导轨竖直1、如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖

5、直放置，其宽度L1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R0.40 的电阻，质量为m0.01 kg、电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g10 m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)，求： 甲乙(1)磁感应强度B的大小； (2)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，通过电阻R的电荷量；(3)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量答案(1)0.1 T(2)0.67 C(3)0.26

6、 J解析(1)金属棒在AB段匀速运动，由题中图象乙得：v7 m/s I，mgBIL 解得B0.1 T(2)qt B 解得：q0.67 C(3)Qmgxmv2 解得Q0.455 J 从而QRQ0.26 J2、 如图所示，竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距L，导轨间接有一定值电阻R，质量为m，电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为h时开始做匀速运动，在此过程中 () A导体棒的最大速度为B通过电阻R的电荷量为C导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量D重力和安培力对导体棒做功的代数和等于

7、导体棒动能的增加量答案BD3、如图2所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后 ()A导体棒ef的加速度可能大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒4、MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直质量m为6.0×10-3kg、电阻为

8、1.0的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0的电阻R1当杆ab达到稳定状态时以速率匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2 5、如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L1电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求： (

9、1)磁感应强度的大小： (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。解析：每个灯上的额定电流为额定电压为：（1）最后MN匀速运动故：B2IL=mg求出： （2）U=BLv得：（二）导轨水平3 如图3所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接一个电阻一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力求：(1)导轨对杆ab的阻力大小Ff.(

10、2)杆ab中通过的电流及其方向(3)导轨左端所接电阻的阻值R.答案(1)F(2)，方向由a流向b(3)r解析(1)杆ab进入磁场前做匀加速运动，有FFfmav22ad解得导轨对杆的阻力FfF(2)杆ab进入磁场后做匀速运动，有FFfF安杆ab所受的安培力F安IBl解得杆ab中通过的电流I由右手定则判断杆中的电流方向自a流向b(3)杆运动过程中产生的感应电动势EBlv杆中的感应电流I解得导轨左端所接电阻阻值Rr13如图 ，二相互平行的光滑金属导轨位于水平面内，间距，在导轨的一端接有阻值为的电阻；在区域有一与水平面垂直的均匀磁场；一质量为的金属杆垂直放置在导轨上并以的初速度进入磁场中，在安培力及垂

11、直于杆的水平外力F共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为方向与初速度方向相反；设导轨及金属杆的电阻均不计且接触良好求：（1）电流为0时金属杆所处的位置？（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小及方向？（3）保持其它条件不变而初速度取不同值，则开始时外力F的方向与初速度取值的关系？ 解析：由题意知杆必向右作匀减速直线运动到速度为0后再向左作匀加速直线运动直到离开磁场区域，故电流为0时表示杆的速度为0；杆向右匀减速直线运动的位移为得；杆的运动速度变化时电路中的电动势变化，故电流相应变化，由电动势有杆运动的速度最大则电路中感应电动势最大、电流最大，即最大电流必为；当电流为最大