2023年人教版高中物理复习核心素养提升——模型方法系列 杆轨模型.pdfVIP

核心素养提升——模型方法系列杆轨模型

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。

“杆＋导轨”模型问题的物理情境变化空间大，涉及的知识点多。

2．分析思路

类型一“单杆＋水平轨道”模型

物理

模型

BabLm

匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为，棒长为，质量为，初速度

FR

为零，拉力恒为，水平导轨光滑，除电阻外，其他电阻不计

vaba

设运动过程中某时刻棒的速度为，由牛顿第二定律知棒的加速度为

22

动态FBLvavaa

＝－，、同向，随速度的增加，棒的加速度减小，当＝0

mmR

分析

BLv

vI

时，最大，＝恒定

R

运动形式匀速直线运动

收尾

av

力学特征＝0，恒定不变

状态

电学特征I恒定

lml

【典例1】如图，水平面(纸面)内间距为的平行金属导轨间接一电阻，质量为、长度为的金属

tFt

杆置于导轨上。＝0时，金属杆在水平向右、大小为的恒定拉力作用下由静止开始运动。时刻，

0

B

金属杆进入磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速

运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ。重

g

力加速度大小为。求：

(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；

(2)电阻的阻值。

a

【解析】(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为，由牛顿第二定律得

-1-

maFμmg

＝－①

vvat

设金属杆到达磁场左边界时的速度为，由运动学公式有＝