常见的电磁感应中的“杆+导轨”模型.ppt

小结：同类问题模型化处理 电磁感应中的“杆+导轨”模型 模型概述 1．模型特点 “杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“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，物理情景富于变化，是我们复习中的难点。“杆＋导轨”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。 (1)单杆水平式 物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，棒ab长为L，质量为m，初速度为零，拉力恒为F，水平导轨光滑，除电阻R外，其他电阻不计 2．模型分类 动态分析 收尾状态 运动形式 t匀速直线运动 力学特征 a＝0　v恒定不变 电学特征 I恒定 (2)单杆倾斜式 物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，导轨间距L，导体棒质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计 动态分析 收尾状态 运动形式 匀速直线运动 力学特征 电学特征 I恒定 [典例]　(2012·广东高考)如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。 (1)调节Rx＝R，释放导体 棒，当棒沿导轨匀速下滑时， 求通过棒的电流I及棒的速率v。 (2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀 速下滑后，将质量为m、带电量为 ＋q的微粒水平射入金属板间，若它 能匀速通过，求此时的Rx。 题后感悟 由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约的关系，故导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态。分析这一动态过程进而确定最终状态是解决这类问题的关键。 分析电磁感应问题中导体运动状态的方法： (1)首先分析导体最初在磁场中的运动状态和受力情况； (2)其次分析由于运动状态变化，导体受到的安培力、合力的变化情况； (3)再分析由于合力的变化，导体的加速度、速度又会怎样变化，从而又引起感应电流、安培力、合力怎么变化； (4)最终明确导体所能达到的是什么样的稳定状态。 电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识，认识题目所给的物理情景，找出物理量之间的关系，因此是较难的一类问题，也是近几年高考考察的热点。 （2）双杆模型 （1）、无外力双棒问题 运动特点 最终特征 基本模型 v0 1 2 杆1做a减小的加速运动 杆2做a减小的减速运动 v1=v2 I＝0 无外力等距式 2 v0 1 杆1做a减小的减速运动 杆2做a减小的加速运动 无外力不等距式 a＝0 I＝0 L1v1=L2v2 无外力等距双棒 1．电路特点 棒2相当于电源;棒1受安培力而加速起动,运动后产生反电动势. 2．电流特点 随着棒2的减速、棒1的加速，两棒的相对速度v2-v1变小，回路中电流也变小。 v1=0时： 电流最大 v2=v1时： 电流　I＝0 无外力等距双棒 3．两棒的运动情况 安培力大小： 两棒的相对速度变小,感应电流变小,安培力变小. 棒1做加速度变小的加速运动 棒2做加速度变小的减速运动 v0 t v共 O v 最终两棒具有共同速度 （2）、有外力双棒问题 1 2 F 运动特点 最终特征 基本模型 有外力不等距式 杆1做a减小的加速运动 杆2做a增大的加速运动 a1≠a2 a1、a2恒定 I 恒定 F 1 2 杆1做a增大的加速运动 杆2做a减小的加速运动 a1=a2 Δv 恒定 I 恒定 有外力等距式