专题①：单棒切割模型公开课教案教学设计课件资料.docxVIP

电磁感应专题①：单棒切割模型

一、“单杆＋导轨”模型

v0≠0、轨道水平光滑

v0＝0、轨道水平光滑

示意图

运动

+

受力

分析

V-t

图像

三大定律

分析

二、“单杆＋导轨+电容器”模型

基本模型

无外力充电式

无外力放电式

有外力充电式

示意图

(导轨光滑，电阻阻值为R，电容器电容为C)

(电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C)

(导轨光滑，v0＝0，电容器电容为C)

运动

+

受力

分析

V-t

图像

三大定律

分析

【巩固练习】

1.如图所示，在水平面上有两根足够长的平行轨道，右端接有阻值为R的定值电阻，处于垂直轨道平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，两轨道间距为L。质量为m，电阻为r的金属棒ab静置于导轨上，棒ab在水平向左的恒力F的作用下开始运动，运动中与轨道垂直且接触良好，经过一段时间后，以速度v开始做匀速运动，随后撤去外力F，轨道的电阻不计，棒ab与导轨间动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g。则（）

A.外力F的大小为eq\f(B2L2v,R＋r)＋μmg

B.达到稳定时棒ab两端的电压为BLv

C.若撤去外力后，又经过位移x，棒ab停止运动，则撤去外力后棒ab运动的时间t＝eq\f(v,μg)－eq\f(B2L2x,μmg（R＋r）)

D.若撤去外力后，又经过位移x，棒ab停止运动，则撤去外力后回路中产生的焦耳热Q＝eq\f(1,2)mv2－μmgx

2.如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，接入回路的电阻为R，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值也为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）

A．回路中的电动势为

B．微粒的电荷量与质量之比为

C．电阻消耗的电功率为

D．电容器所带的电荷量为

3.如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时，电容器所带的电荷量为Q，合上开关S后，下列说法正确的是（）

A．通过导体棒电流的最大值为

B．导体棒MN向右先加速、后匀速运动

C．导体棒速度最大时所受的安培力也最大

D．电阻R上产生的焦耳热大于导体棒上产生的焦耳热

4.如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻R0、电容器（电容为C，原来不带电）和开关S相连。整个空间充满了磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场。一质量为m、电阻不计的金属棒ab横跨在导轨上。已知电源电动势为E、内阻为r，不计导轨的电阻。当S接1，滑动变阻器R调到某一阻值时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止。当S接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离h时达到稳定速度。重力加速度为g，下列正确的是（）

A．当S接1时，滑动变阻器接入电路的阻值

B．当S接2时，金属棒ab达到稳定时的速度大小为

C．当S接2时，金属棒ab从静止开始到刚好达到稳定速度所经历的时间为

D．若将ab棒由静止释放的同时将S接到3，经过时间t，电容器的带电量为

5.如图甲所示，足够长的光滑导轨倾角为30°，间距L=1m，电阻不计，恒定的非匀强磁场方向垂直于斜面向下，电阻R=1Ω，导体棒ab质量m=0.25kg，其电阻r=1Ω，垂直于导轨放置。现导体棒ab从磁场上边界由静止下滑，测得导体棒所到达位置的磁感应强度B与导体棒在该位置速度之间的关系如图乙所示。（g取10m/s2）

（1）求导体棒下滑2s时的速度和位移；

（2）求导体棒下滑2s内回路中产生的焦耳热。

6.近年来电动汽车越来越普及，有的电动汽车动力来源于直流电机。直流电机工作原理可简化如下图所示：在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，两光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，两轨间接一电动势恒为E、内阻恒为r的直流电源。质量为m的导体棒ab垂直导轨静置于导轨上，接入电路部分的有效电阻为R，电路其余部分电阻不计。一根不可伸长的轻绳两端分别连接在导体棒的中央，和水平地面上质量为M的物块上，绳与水平面平行且始终处于伸直状态。已知物块与水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，闭合开关S，物块即刻开始加速。

（1）求S刚闭合瞬间物块加速度的大小，设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力；

（2）求当导体棒向右运动的速度为v时，流经导体棒的电流；

（3）求物块运动中