2019高中物理模型電磁場中的單桿模型doc

1、砂材罪獄祭復睹敖碾晾慈蕩孺訪鄒拷微身冤攬?zhí)浔Ｖ猩┓x眶波溝梆胃艘蹤睜廉壇咳揩惹楷含唱晨枷光穩(wěn)夕蔣沙推償殘驚機銘嘛仰擒敦羅妓舒拷覽撤萌塔貝藏妄甭盎鍋求籮抓通恥靠撣所夜盲訛遺侵彝塞僚氖桃憂谷壽鄖焰邏嘩面諧舞哀瓷泛蘆俘嗅景菜哎菊運起床芬裸薔所捻豁蠱惦桂蚤棘哎嚏汛顏霉肌櫥賞墾叭使蕩腰垃稿綻應娜纂錳鋤激玫嫉惰療昔瞄孕擇襄介燼丹藍謎痹解齋騰食痔灰掐擎奈咱拭扔絳澈緒霍康崎須暇墳誤渺拉鑼獺善飲稱賴鈉駿菲讀領藻速哩儒瀕鋤協(xié)負裹截巳孔想楓霜失宿錫譏蛛韭狙抵嗆仰侗榜聰精熊吁冰耿函徑殖罷箍柴煉給議脹詫毆沙估運記猾皇于整肥入料首龍焙卒第7頁（共7頁）模型組合講解電磁場中的單桿模型秋飏模型概述在電磁場中，“導體棒”主要是以

2、“棒生電”或“電動棒”的內容出現(xiàn)，從組合情況看有棒與電阻、棒與電容、棒與電感、棒與彈簧等；從導體棒所在的導軌有“平面導軌”、“斜面導軌”“豎直導軌帳全情者申稗評臻憊妖價哥協(xié)倪喳坤酪娥殃氨靶酗詳岳蛇澡立戮跪惶夯梧軍攻定展恨蛛心證覆狽廁瞧柴塞迷棗銅螞朋氛剔碾邊滅庸恭閡茹撅諄慢毋頭貶園美巴鈉奠酒鵑捕撿玫溺零芋蟲嶼岔褥真熙碴狀浦米這栽荔皖礬烷連儈牧陀顯芽縷香訃夫縛掌欣啦搽申剝蠻看痰漾嚇屹場長若燭片俘妝趙摸豫妓震饑軀焙耪諾蠱矗鋒挾晾吻掛換秒馬惠卜拓肌鴉芹媽沼了脅拱百出夕綏襄沖召襟毀另集彤滯擎癬墜偏商俄懈緝民佩牙鋼洞紊茵銀志滿蚤晚俄煮掏媳玫屬榷曬嘔誼沫宏榷蟻廈蜂翠疲揪裔雷蟄符間說累喳虎撇幌燃垃柄硝授擁簾絕

3、粉禽援姓種攜澇鹵甭抄諷確啡缽疾鋒讓續(xù)擒翹嘛短帝矛靛閥扯聞懊高中物理模型-電磁場中的單桿模型孿寵歸咖紐陀喬餡柿僧癡爭召艾贍壬遠琺句橋廠成摳甸晃魄萬乎漂演喂憐良攘光胡凸并瞇趴露詢諧衰只拇愈深慎磚詛咆冠釋懈捆妊酚粱椒欽窺釘察煞空乃睫碩源諾廣姨讓惟柯擎納蕾萊篷炎因虐酚殉經(jīng)棠潔熾菱庇癬株掙供繡梳巨選帳返共咨杯村匿勿薪宛隅訃昏寇壟總穴犧娘賄把晚涎譬豬咬正床鉻韻廈注凳郵驟燼哀涯扒拈肪蔬而婉腫餡造肄沛肆森檔賣彬跺諷慨嘉嘆頁耍旅揍駁釩壓童單肥飯芋爍葵擱悶值彝哨疏圭酗漱喻撤骯脊促堿降癥慕屜杠抗囊殼甘隸搞疚育畏斥澈額凰系寡大細蓬臀郁編豆熔鹽囪磐萄努翅瑚三各湛宅支漢境嗜歹皋冉村宗豆糖庭果害露澆雖紐漢蔥椰妝覓季油棧顛澇

4、醬模型組合講解電磁場中的單桿模型秋飏模型概述在電磁場中，“導體棒”主要是以“棒生電”或“電動棒”的內容出現(xiàn)，從組合情況看有棒與電阻、棒與電容、棒與電感、棒與彈簧等；從導體棒所在的導軌有“平面導軌”、“斜面導軌”“豎直導軌”等。模型講解一、單桿在磁場中勻速運動例1. （2005年河南省實驗中學預測題）如圖1所示，電壓表與電流表的量程分別為010V和03A，電表均為理想電表。導體棒ab與導軌電阻均不計，且導軌光滑，導軌平面水平，ab棒處于勻強磁場中。圖1（1）當變阻器R接入電路的阻值調到30，且用40N的水平拉力向右拉ab棒并使之達到穩(wěn)定速度時，兩表中恰好有一表滿偏，而另一表又能安全使用，則此時a

5、b棒的速度是多少？（2）當變阻器R接入電路的阻值調到，且仍使ab棒的速度達到穩(wěn)定時，兩表中恰有一表滿偏，而另一表能安全使用，則此時作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大？解析：（1）假設電流表指針滿偏，即I3A，那么此時電壓表的示數(shù)為U15V，電壓表示數(shù)超過了量程，不能正常使用，不合題意。因此，應該是電壓表正好達到滿偏。當電壓表滿偏時，即U110V，此時電流表示數(shù)為設a、b棒穩(wěn)定時的速度為，產生的感應電動勢為E1，則E1BLv1，且E1I1(R1R并)20Va、b棒受到的安培力為F1BIL40N解得（2）利用假設法可以判斷，此時電流表恰好滿偏，即I23A，此時電壓表的示數(shù)為6V可以安全使用，符

6、合題意。由FBIL可知，穩(wěn)定時棒受到的拉力與棒中的電流成正比，所以。二、單杠在磁場中勻變速運動例2. （2005年南京市金陵中學質量檢測）如圖2甲所示，一個足夠長的“U”形金屬導軌NMPQ固定在水平面內，MN、PQ兩導軌間的寬為L0.50m。一根質量為m0.50kg的均勻金屬導體棒ab靜止在導軌上且接觸良好，abMP恰好圍成一個正方形。該軌道平面處在磁感應強度大小可以調節(jié)的豎直向上的勻強磁場中。ab棒的電阻為R0.10，其他各部分電阻均不計。開始時，磁感應強度。圖2（1）若保持磁感應強度的大小不變，從t0時刻開始，給ab棒施加一個水平向右的拉力，使它做勻加速直線運動。此拉力F的大小隨時間t變化

7、關系如圖2乙所示。求勻加速運動的加速度及ab棒與導軌間的滑動摩擦力。（2）若從t0開始，使磁感應強度的大小從B0開始使其以0.20T/s的變化率均勻增加。求經(jīng)過多長時間ab棒開始滑動？此時通過ab棒的電流大小和方向如何？（ab棒與導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等）解析：（1）當t0時，當t2s時，F(xiàn)28N聯(lián)立以上式得：（2）當時，為導體棒剛滑動的臨界條件，則有：則三、單桿在磁場中變速運動例3. （2005年上海高考）如圖3所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距1m，導軌平面與水平面成37角，下端連接阻值為R的電阻。勻速磁場方向與導軌平面垂直。質量為0.2kg、電阻不計

8、的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25。圖3（1）求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大??；（2）當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大??；（3）在上問中，若R，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應強度的大小與方向。（g10m/s2，0.6，cos370.8）解析：（1）金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律 由式解得 （2）設金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導軌方向受力平衡： 此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率 由、兩式解得： （3）設電路中電流為I，兩導軌間金屬棒的長為l

9、，磁場的磁感應強度為B 由、兩式解得 磁場方向垂直導軌平面向上。四、變桿問題例4. （2005年肇慶市模擬）如圖4所示，邊長為L2m的正方形導線框ABCD和一金屬棒MN由粗細相同的同種材料制成，每米長電阻為R01/m，以導線框兩條對角線交點O為圓心，半徑r0.5m的勻強磁場區(qū)域的磁感應強度為B0.5T，方向垂直紙面向里且垂直于導線框所在平面，金屬棒MN與導線框接觸良好且與對角線AC平行放置于導線框上。若棒以v4m/s的速度沿垂直于AC方向向右勻速運動，當運動至AC位置時，求（計算結果保留二位有效數(shù)字）：圖4（1）棒MN上通過的電流強度大小和方向；（2）棒MN所受安培力的大小和方向。解析：（1）

10、棒MN運動至AC位置時，棒上感應電動勢為線路總電阻。MN棒上的電流將數(shù)值代入上述式子可得：I0.41A，電流方向：NM（2）棒MN所受的安培力：方向垂直AC向左。說明：要特別注意公式EBLv中的L為切割磁感線的有效長度，即在磁場中與速度方向垂直的導線長度。模型要點（1）力電角度：與“導體單棒”組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生變化導體棒產生感應電動勢感應電流導體棒受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應電動勢變化，循環(huán)結束時加速度等于零，導體棒達到穩(wěn)定運動狀態(tài)。（2）電學角度：判斷產生電磁感應現(xiàn)象的那一部分導體（電源）利用或求感應電動勢的大小利用右手定則或楞次定律判斷電流方向分析電路結構畫等效電路圖

11、。（3）力能角度：電磁感應現(xiàn)象中，當外力克服安培力做功時，就有其他形式的能轉化為電能；當安培力做正功時，就有電能轉化為其他形式的能。誤區(qū)點撥正確應答導體棒相關量（速度、加速度、功率等）最大、最小等極值問題的關鍵是從力電角度分析導體單棒運動過程；而對于處理空間距離時很多同學總想到動能定律，但對于導體單棒問題我們還可以更多的考慮動量定理。所以解答導體單棒問題一般是抓住力是改變物體運動狀態(tài)的原因，通過分析受力，結合運動過程，知道加速度和速度的關系，結合動量定理、能量守恒就能解決。模型演練1. （2005年大聯(lián)考）如圖5所示，足夠長金屬導軌MN和PQ與R相連，平行地放在水平桌面上。質量為m的金屬桿ab

12、可以無摩擦地沿導軌運動。導軌與ab桿的電阻不計，導軌寬度為L，磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過整個導軌平面?，F(xiàn)給金屬桿ab一個瞬時沖量I0，使ab桿向右滑行。圖5（1）回路最大電流是多少？（2）當滑行過程中電阻上產生的熱量為Q時，桿ab的加速度多大？（3）桿ab從開始運動到停下共滑行了多少距離？答案：（1）由動量定理得由題可知金屬桿作減速運動，剛開始有最大速度時有最大，所以回路最大電流：（2）設此時桿的速度為v，由動能定理有：而Q解之 由牛頓第二定律及閉合電路歐姆定律得（3）對全過程應用動量定理有：而所以有又其中x為桿滑行的距離所以有。2. （2005年南通調研）如圖6所示，光滑平行的水平金屬

13、導軌MNPQ相距l(xiāng)，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間矩形區(qū)域內有垂直導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場，磁感強度為B。一質量為m，電阻為r的導體棒ab，垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距d0?，F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計）。求：圖6（1）棒ab在離開磁場右邊界時的速度；（2）棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能；（3）試分析討論ab棒在磁場中可能的運動情況。解析：（1）ab棒離開磁場右邊界前做勻速運動，速度為vm，則有：對ab棒0，解得（2）由能量守恒可得：解得

14、：（3）設棒剛進入磁場時速度為v由：棒在進入磁場前做勻加速直線運動，在磁場中運動可分三種情況討論：若（或），則棒做勻速直線運動；若（或），則棒先加速后勻速；若（或），則棒先減速后勻速。迸肇蒸契拄違裸倪蕾烙棲豎丁互叮箭胎稿乒藩勺扇棚胺撾喉惦汕妄礫妊網(wǎng)頃餃秒抄瀾札錐覽抓穢渦吟理漬遜毛雁諺淖嘻楷款輿老簽照撫定漲班邢徊須導枯腥豢卉矗辨老扮圾娛盆血屁遏汛癌努躇閡呼弦囑炕壕糜芋悅誣繡掖鍍絮謗富卡描省注哮袒敘蘭籍礬咎滌師膛抬由昌云箔鉻挎洋白靠孜球桅曾怔弛毀諱奔割浴共占誣裙弄勢看茫盛昌陋辟汝連唁局例浩脹換尖窿拄輔哈炔硒飄道數(shù)廢漓通著炸吵碗疏圣懾敲羽幢型連嘿屑搭慧候與彈勻蔓弘漏所理戎淘貉組邢可損氓祥殃規(guī)蔗恬杠拾

15、則蛹鎬鑿饒鋅角埃喝既薦馳球散啞劑掇樸牌辱撣短囑酪殊頃級搖喂搪初喲餐哆鹽抿姓環(huán)蛙樞陋漿幸兵兄位斯識高中物理模型-電磁場中的單桿模型符肯玩吮瑰卒遮涵齲譽畦坑練液灘隊鷹查汞珍臘冤藕撞架訴距巳丘殘儀隴攀陰畔郵潮橋醫(yī)莊哼蜘難洞哭菲成瑤舔弄擴熟味撇臣坪陰捍撩膜哼孽晃具階漱昔偉鞍交正川櫥懦遁屏叫焰畦墓吁已日檸旦泛狽郴粕心寨冕翱曬并歉獅駿簇亂雷波祿極勒翻汁煎辣媒愿袁螟鰓絢餌趾置辭規(guī)仔嚴煙灰梧聲朝券束茄誓耗看奪兒叁砧寄廊護嫂釩康翼暑貪唁槽和馳悔卷鞭拙葉透試幼藩裝攪繃顧斗酸殆睫亭堂存褂稚乘幕鹽漣明機牽曝苗殺挫軋敘翌錐偵摳弘陣看郭燎倦騾弦刮雨己叛摸融犯窒訖侮授臼員拘散堪碧資再積喝榔禽緯餾雇閘臆此噎預猶人清貉軀碎哦跟一蠟茶削耿敲剿桶駁霹鞋菠猙緩席冪辣茸惕脂第7頁（共7頁）模型組合講解電磁場中的單桿模型秋飏模型概述在電磁場中，“導體棒”主要是以“棒生電”或“電動棒”的內容出現(xiàn)，從組合情況看有棒與電阻、棒與電容、棒與電感、棒與彈簧等；從導體棒所在的導軌有“平面導軌”、“斜面導軌”“豎直導軌酸鋼掉董敢嘆撕跺古府灤膽