物理第十章 電磁感應(yīng) 專題強化8 電磁感應(yīng)中的“桿——軌”模型 新人教版

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1、電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 第 十 章專題強化八電磁感應(yīng)中的專題強化八電磁感應(yīng)中的“桿桿軌軌”模型模型電磁感應(yīng)中的電磁感應(yīng)中的“桿桿軌軌”運動模型，是導(dǎo)體切割磁感線運動過程中力、運動模型，是導(dǎo)體切割磁感線運動過程中力、能、電的綜合應(yīng)用，此類問題是高考命題的重點，主要類型有：能、電的綜合應(yīng)用，此類問題是高考命題的重點，主要類型有：“單桿單桿”模模型、型、“單桿電源單桿電源”模型、模型、“單桿電容單桿電容”模型、模型、“雙桿雙桿”模型。模型。(一一)“單桿電源單桿電源”模型模型如圖，軌道水平光滑，金屬桿如圖，軌道水平光滑，金屬桿ab質(zhì)量為質(zhì)量為m，電阻不計，兩導(dǎo)軌間距為，電阻不計，兩導(dǎo)軌間距為L。S閉合，閉

2、合，ab桿做何運動？桿做何運動？(1)導(dǎo)線導(dǎo)線ab的加速度的最大值和速度的最大值是多的加速度的最大值和速度的最大值是多少？少？(2)在閉合開關(guān)在閉合開關(guān)S后，用多大的力才能使后，用多大的力才能使ab以恒定以恒定的速度的速度v7.5m/s沿導(dǎo)軌向右運動？通過數(shù)據(jù)計算說明沿導(dǎo)軌向右運動？通過數(shù)據(jù)計算說明這時電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。這時電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。作用于作用于ab的恒力的恒力(F)的功率：的功率：PFv0.67.5W4.5W電阻電阻(Rr)產(chǎn)生焦耳熱的功率：產(chǎn)生焦耳熱的功率：PI2(Rr)1.52(0.80.2)W2.25W逆時針方向的電流逆時針方向的電流I，從電池的正極流入，負極流出，電池

3、處于，從電池的正極流入，負極流出，電池處于“充充電電”狀態(tài)，吸收能量，以化學(xué)能的形式儲存起來。電池吸收能量的功率：狀態(tài)，吸收能量，以化學(xué)能的形式儲存起來。電池吸收能量的功率：PIE1.51.5W2.25W。答案：答案：(1)6m/s23.75m/s(2)0.6N見解析見解析(1)電容器極板上積累的電荷量與金電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系。關(guān)系。(2017遼寧重點高中協(xié)作體聯(lián)考遼寧重點高中協(xié)作體聯(lián)考)如圖甲所示，間距為如圖甲所示，間距為L、電阻不、電阻不計的平行光滑導(dǎo)軌固定在傾角為計的平行光滑

4、導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上。在區(qū)域的絕緣斜面上。在區(qū)域內(nèi)有垂直于斜面的勻內(nèi)有垂直于斜面的勻強磁場強磁場(圖中未畫出圖中未畫出)，磁感應(yīng)強度大小為，磁感應(yīng)強度大小為B；在區(qū)域；在區(qū)域內(nèi)有垂直于斜面向下的勻內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度大小強磁場，其磁感應(yīng)強度大小B1隨時間隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。變化的規(guī)律如圖乙所示。t0時刻在軌道時刻在軌道上端的金屬細棒上端的金屬細棒ab從圖示位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時下端的另一金屬細從圖示位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時下端的另一金屬細棒棒cd也從位于區(qū)域也從位于區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。在內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。在ab棒運動到區(qū)域棒運動到

5、區(qū)域的下邊界的下邊界EF處之前，處之前，cd棒始終靜止不動。已知棒始終靜止不動。已知cd棒的質(zhì)量為棒的質(zhì)量為m、有效電阻為、有效電阻為R，ab棒的質(zhì)量棒的質(zhì)量和電阻均未知，區(qū)域和電阻均未知，區(qū)域沿斜面的長度為沿斜面的長度為2L，在，在ttx(tx未知未知)時刻時刻ab棒恰好進入?yún)^(qū)棒恰好進入?yún)^(qū)域域。兩棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為。兩棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為g。求：。求：(三三)“雙桿雙桿”模型模型(1)ab棒在區(qū)域棒在區(qū)域內(nèi)運動的過程中，內(nèi)運動的過程中，cd棒消耗的電功率棒消耗的電功率P；(2)ab棒開始下滑的位置到邊界棒開始下滑的位置到邊界EF的距離的距離x；(3)ab棒從開始下滑至滑到邊界棒從開始下滑至滑到邊界EF的過程中，回路中產(chǎn)生的熱量的過程中，回路中產(chǎn)生的熱量Q。