2025届高考物理二轮复习讲义：微专题7 电磁感应中的单杆模型（含解析）.pdfVIP

2025届高考物理二轮复习讲义：微专题7电磁感应中的单杆模

型

常见的单杆模型分析

示意图

运动

分析

电能转化为动能外力做功转化为外力做功转化为电场

动能转化为内能,

能量111

1和内能,E=m动能和内能,W=能和动能,W=E+

分析2mv02=Q电2F2F电2

222

v+Qmv+Qmv

单杆与电阻构成回路

例1[2024·丽水模拟]如图甲所,两间距为L的光滑平行金属导轨固定在水

平面内,左端用导线连接,导轨处在竖直向上的匀强磁场中.一根长度也为L、电阻

为R的金属棒放在导轨上,在平行于导轨向右、大小为F的恒力作用下向右运动,

金属棒运动过程中,始终与导轨垂直并接触良好,金属棒运动的加速度与速度关系

如图乙所,图乙中的a、v均为已知量.若不计金属导轨及左边导线电阻,金属

00

导轨足够长,则下列说法不正确的是()

A.金属棒的质量为

0

1

B.匀强磁场的磁感应强度大小为

0

C.当拉力F做功为W时,通过金属棒横截面的电荷量为

D.某时刻撤去拉力,此后金属棒运动过程中加速度大小与速度大小成正比

单杆+电容器模型

例2如图所,光滑平行金属导轨弯折成对称的“V”字形,导轨间距为L,倾角

为θ(很小)的倾斜部分与底部平滑连接,导轨位于方向竖直向上的匀强磁场中,磁

感应强度大小为B(未知);在导轨左侧通过单刀双掷开关S可分别与电动势为E

的电源(内阻为r)和极板为M和N的不带电的电容为C的电容器连接.将开关掷

向1,长为L、质量为m的导体棒ab恰好能静止在倾斜导轨上高为h处.已知电容

器始终工作在额定电压范围内,导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直且接触

良好,重力加速度为g,不计其他电阻和电磁辐射.

(1)求磁感应强度B的大小;

(2)若将S掷向2,分析棒的运动情况.

单杆的振动(简谐运动)

例3如图所,PQ、MN是两条固定在水平面内的间距l=1m的平行轨道,两轨

道在O、O处各有一小段长度可以忽略的绝缘体,绝缘体两侧为金属导轨,金属导

轨电阻不计.轨道左端连接一个R=0.3Ω的电阻,轨道右端连接一个“恒流源”,使

导体棒ab在O、O右侧时电流恒为I=0.5A.沿轨道MN建立x轴,O为坐标原点,

在两轨道间存在垂直于轨道平面向下的有界磁场,x≥0区域磁感应强度大小B随

坐标x的变化规律为B=0.4x(T);-1m≤x0区域为匀强磁场,磁感应强度大小

B=0.2T.开始时,质量m=0.05kg、长度l=1m、电阻r=0.1Ω的导体棒ab在外力

0

作用下静止在x=1.5m处,ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2.现撤去外力,发现ab

2

棒沿轨道向左运动.重力加速度g取10m/s.

(1)求撤去外力瞬间ab棒中的电流方向和ab棒的