人教新高考物理重点突破：第27讲 电磁感应的应用.docx

第27讲 电磁感应的应用
知识图谱
单双杆问题、线框问题
知识精讲
一．单杆问题
单杆主要分为阻尼式单杆、电动式单杆、发电式单杆、放电式单杆、无外力充电式单杆、有外力充电式单杆。
基本类型
电路图
运动特点
最终状态
阻尼式单杆
a逐渐减小的减速运动
静止
电动式单杆
a逐渐减小的加速运动
匀速
发电式单杆
a逐渐减小的加速运动
匀速
放电式单杆
a逐渐减小的加速运动
匀速
无外力充电式单杆
a逐渐减小的减速运动
匀速
有外力充电式单杆
匀加速运动
匀加速运动
二．双杆问题
双杆主要分为无外力等距式、无外力不等距式、有外力等距式、有外力不等距式。
基本类型
电路图
运动特点
最终状态
无外力等距式
杆1做a渐小的加速运动
杆2做a渐小的减速运动
v1=v2
I＝0
无外力不等距式
杆1做a渐小的减速运动
杆2做a渐小的加速运动
a＝0；I＝0
有外力等距式
杆1做a渐大的加速运动
杆2做a渐小的加速运动
a1=a2
Δv 恒定
有外力不等距式
杆1做a渐小的加速运动
杆2做a渐大的加速运动
a1≠a2
a1、a2恒定
三点剖析
课程目标：
单双杆问题时电磁感应部分相对比较综合的题，所以对过程的分析要求比较高，理解常见的单双杆问题及解题思路
单杆模型
例题1、[多选题] 如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面向上，磁感应强度为B。有一质量为m、长为L的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ。则（ ）
A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为
B.上滑过程中电流做功发出的热量为
C.上滑过程中导体棒克服安培力做的功为
D.上滑过程中导体棒损失的机械能为
例题2、 如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨宽为L，导轨和金属棒的电阻不计，将金属棒从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B0，
求：（1）金属棒在磁场中所受安培力F1的大小；
（2）P处磁感应强度BP；
（3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？
例题3、 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.5m一端连接R＝2Ω的电阻。导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝6m/s。求：
（1）感应电动势E和感应电流I；
（2）拉力F的大小；
（3）若将MN换为电阻r＝lΩ的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
随练1、[多选题] 如图所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1＝R2＝2R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B。导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好。释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过R2的电流为I，在此时刻(　　)
A.重力的功率为6l2R
B.金属杆ab消耗的热功率为4l2R
C.导体棒的速度大小为
D.导体棒受到的安培力的大小为2BIL
随练2、[多选题] 如图所示，平行金属导轨与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则（ ）
A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为
B.上滑过程中电流做功放出的热量为
C.上滑过程中导体棒克服安培力做的功为
D.上滑过程中导体棒损失的机械能为
随练3、 如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和，两导轨间距为，电阻均可忽略不计．在和之间接有阻值为的定值电阻，导体杆质量为、电阻为，并与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直