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高中物理人教专题64 电磁感应中的单棒问题(解析版).docx


高中 高二 下学期 物理 人教版

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高中物理人教专题64 电磁感应中的单棒问题(解析版).docx
文档介绍:
2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题64 电磁感应中的单棒问题
导练目标
导练内容
目标1
三类常见单棒问题
目标2
三类含容单棒问题
【知识导学与典例导练】
三类常见单棒问题
模型
规律
阻尼式(导轨光滑)
1、力学关系:;
2、能量关系:
3、动量电量关系:;
电动式(导轨粗糙)
1、力学关系:;
2、动量关系:
3、能量关系:
4、稳定后的能量转化规律:
5、两个极值:(1)最大加速度:v=0时,E反=0,电流、加速度最大。
;;
最大速度:稳定时,速度最大,电流最小。

发电式(导轨粗糙)
1、力学关系:
2、动量关系:
3、能量关系:
4、稳定后的能量转化规律:
5、两个极值:
(1)最大加速度:当v=0时,。
(2)最大速度:当a=0时,
【例1】如图所示,两条足够长的平行金属导轨固定在水平面内,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,两导轨间距为L,左端间接一电阻R,质量为m的金属杆ab静置于导轨,杆与导轨间动摩擦因数为μ.现给金属杆一个水平向右的冲量Io,金属杆运动一段距离x后静止,运动过程中与导轨始终保持垂直且接触良好.不计杆和导轨的电阻,重力加速度为g.则金属杆ab在运动过程中
A.做匀减速直线运动
B.杆中的电流大小逐渐减小,方向从b流向a
C.刚开始运动时加速度大小为
D.电阻R上消耗的电功为
【答案】BD
【详解】AB.金属杆获得冲量Io后,速度,对金属杆应用右手定则分析可得电流方向是b到a,受安培力方向向左,根据牛顿第二定律,,所以杆做的是加速度减小的减速直线运动,A错误B正确
C.刚开始运动时,,,联立解得:,C错误
D.对金属棒应用动能定理:,克服安培力的功等于转化给回路的电能即电阻消耗的电功,解得:,D正确。
【例2】如图所示,固定于水平面的“”形导线框处于磁感应强度大小为B,方向竖直向下的匀强磁场中,导线框两平行导轨间距为d,左端接一电动势为E0,内阻不计的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒MN垂直平行足够长导轨放置并接触良好,忽略摩擦阻力和导轨的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过时间t,达到最大速度运动的距离为(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】闭合开关S后,线框与导体组成的回路中产生电流,导体棒受到安培力作用开始加速运动,导体切割磁感线会使电路中的电流变小,加速度变小,当导体切割磁感线产生的电动势等于电源电动势时,电路中的电流为零,导体棒不受安培力作用,合外力为零,开始做匀速运动,即达到稳定运动.有E0=Bdv
解得对导体棒用动量定理整个过程中通过导体棒的电荷量
联立解得故C正确,ABD错误;
故选C
【例3】如图,固定在水平桌面上的足够长的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好,在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计,现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动,滑动中杆ab始终垂直于导轨,金属杆受到的安培力用F安表示,则下列说法正确的是(  )
A.金属杆ab做匀加速直线运动
B.金属杆ab运动过程回路中有逆时针方向的电流
C.金属杆ab所受到的F安先不断增大,后保持不变
D.金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比
【答案】BC
【详解】AC.金属杆受到的安培力为金属杆在恒力作用下向右做加速运动,随速度v的增加,安培力变大,金属杆受到的合力减小,加速度减小,当安培力与恒力合力为零时金属杆做匀速直线运动,安培力保持不变,由此可知,金属杆向右先做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动,故A错误,C正确;
B.由右手定则或楞次定律可知,金属杆ab运动过程回路中有逆时针方向的感应电流,故B正确;
D.安培力的功率为如果金属杆做初速度为零的匀加速直线运动,则v=at金属杆克服安培力做功的功率与时间的平方成正比,由于金属杆先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动,因此金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方不成正比,故D错误。故选BC。
三类含容单棒问题
模型
规律
放电式(先接1,后接2。导轨光滑)
电容器充电量:
放电结束时电量:
电容器放电电量:
动量关系:;
功能关系:
无外力充电式(导轨光滑)
达到最终速度时:
电容器两端电压:(v为最终速度)
电容器电量:
动量关系:;
有外力充电式(导轨光滑)
力学关系:
电流大小:
加速度大小:
【例4】如图,两根相互平行的光滑
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