电磁感应现象导轨+杆问题.ppt

【2016考纲解读】 电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。题型多为选择题、计算题。本部分通常结合电学、力学出压轴题，其命题形式主要是电磁感应与电路规律、力学规律、能量守恒的综合应用。 2．(2014·天津)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg，电阻R1＝0.1 Ω 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，问： (2) 开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其Fmax 有 Fmax＝m1gsin θ① 设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有 E＝BLv② 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 例3、平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上如图所示，金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻R外，其他电阻不计，匀强磁场B垂直穿过导轨平面，导体棒PQ质量为M，闭合S，同时让金属杆PQ自由下落，试确定稳定时， (1)金属杆的速度是多少？ (2)若将固定电阻R换成一个耐压值足够大的电容器，电容为C.闭合S的同时，释放金属杆，试求稳定状态下回路的电流． 【解析】　(1)金属杆的运动情况可用如下简图表示 这就是我们今天的主要内容，同时给大家留下两个问题进行思考 “导轨+杆”问题 邯郸市第三中学 霍静华 2015.03.29 学习目标 理解电磁感应现象 掌握单棒切割有关动力学问题，会解决平衡态、非平衡态及临界状态问题。 能够利用克服安培力求解、能量守恒或功能关系解决单棒切割有关能量问题。 2016年邯郸一模 1 2 动力学问题 功能关系问题 2016年邯郸一模21题考察了 所有的事情 从最简单的开始 已知： 磁感应强度为 B 电阻阻值为 R 两导轨间距为 L 导体棒由静止开始运动 导体棒与导轨的电阻不计 导体棒与导轨间摩擦系数μ=0 公式储备： E=BLv F安=BIL I= E R总 F合=ma 单棒切割模型动力学分析 1、 F F安 F安 ①导体棒运动的最大速度vm是多少？ ②当导体棒的速度为v时，其加速度a是多少？ 如果导体棒与导轨间摩擦系数μ≠0 例1、（04上海）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s2） （1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？ （2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大？ （3）由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少? F F(N) v(m/s) 0 2 4 6 8 10 12 20 16 12 8 4 跟踪练习 1 2 动力学分析 功能关系分析 。 单棒切割模型功能关系分析 2、 若已知恒力F拉动导体棒向右运动距离为s时，导体棒速度达到最大，求此过程中电阻R上所产生的热量Q 动能定理 以金属杆、电阻、导轨为系统进行研究 Fs -Q = ΔEk = 1 2 mvm2 安培力做的功哪里去了？ Q=I2Rt F 功能关系分析 2 P=I2R I= E R E=BLv P= B2L2v2 R F安= B2L2v R P=F安v F 电阻R的功率P是多大？ 如果导体棒的电阻为 r, 电阻R产生的热量Q及功率P如何计算？ (1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向； (2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大； (3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少． (1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J 动力学分析 1 功能关系分析 2 所有复杂的事情 都可以用最基本的思路解决 当外电阻R更换为电容器C时， 导体棒做什么运动？ C ma=F- B2L2v R BIL I= Δq Δt Δq=CΔU ΔU =BLΔv Δv=aΔt =BLaΔt =CBLaΔt CBLa ma=F-B2L2C