电磁感应中的单杆模型.doc

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1、一、 单杆模型【破解策略】单杆问题是电磁感应与电路、力学、能量综合应用的表达，因此相关问题应从以下几个角度去分析思考： (1)力电角度：与“导体单棒组成的闭合回路中的磁通量发生变化导体棒产生感应电动势感应电流导体棒受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化，循环完毕时加速度等于零，导体棒到达稳定运动状态。(2)电学角度：判断产生电磁感应现象的那一局部导体(电源)利用或求感应动电动势的大小利用右手定则或楞次定律判断电流方向分析电路构造画等效电路图。(3)力能角度：电磁感应现象中，当外力克制安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。示意图单杆以

2、一定初速度在光滑水平轨道上滑动，质量为m，电阻不计，杆长为L轨道水平、光滑，单杆质量为m，电阻不计，杆长为L轨道水平光滑，杆质量为m，电阻不计，杆长为L，拉力F恒定力学观点导体杆以速度v切割磁感线产生感应电动势，电流，安培力，做减速运动：，当时，杆保持静止S闭合，杆受安培力，此时，杆速度感应电动势安培力加速度，当时，最大，且开场时，杆速度感应电动势安培力由知，当时，最大，图像观点能量观点动能全部转化为能：电能转化为动能F做的功中的一局部转化为杆的动能，一局部产热：1如图122一l2所示，abcd是一个固定的U形金属框架，ab和cd边都很长，bc长为，框架的电阻不计，是放置在框架上与bc平行的导

3、体杆，它可在框架上自由滑动(摩擦可忽略)，它的电阻为R，现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，当以恒力F向右拉导体杆时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度2.两根光滑的足够长的直金属导轨MN、平行置于竖直面，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为的电阻，如图所示。质量为m、长度为L、阻值为r的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于磁感应强度为B、方向水平向里的匀强磁场中，ab由静止释放，在重力作用下运动，假设ab从释放至其运动到达最大速度时下落的高度为h求：(1)ab运动的最大速度；(2)ab从释放至其运动到达最大速度此过

4、程中金属棒产生的焦耳热为多少？3ab从释放至其运动到达最大速度的过程中，流过ab杆的电荷量4ab从释放至其运动到达最大速度所经历的时间3.两根光滑的足够长的直金属导轨MN、平行置于竖直面，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为的电阻，如图所示。质量为m、长度为L、阻值为r的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于磁感应强度为B、方向水平向里的匀强磁场中，ab由静止释放，在重力作用下运动，假设ab从释放至其运动到达最大速度时所经历的时间为，求：(1)ab运动的最大速度；(2)ab从释放至其运动到达最大速度此过程中金属棒产生的焦耳热为多少？3ab从释放至其运动到达最大速度的

5、过程中，流过ab杆的电荷量4. 如图2所示，电源的电动势为E，阻不计，ab棒电阻为R，长为L，U形支架足够长，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图2所示：(1)分析ab棒从静止开场到最后的运动过程；(2)ab棒是否有稳定的运动速度？假设有，为多大？RBbaNMQP5.如下图，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开场下滑，经过足够长的时间后，金属杆到达最大速度v

6、m，在这个过程中，电阻R上产生的热为Q，导轨和金属杆接触良好，它们之间的动摩擦因数为，且tan，重力加速度为g。1求磁感应强度的大小2金属杆在加速下滑过程中，当速度到达时，求此时金属杆的加速度的大小； 3求金属杆从静止开场至到达最大速度的过程中下降的高度。6. 如图9所示，在与水平方向成角的平面放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向垂直轨道平面向上。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量kg、电阻，金属轨道宽度m。现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀速向上运动。在导体棒

7、ab运动过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上。g取10m/s2，求：(1)导体棒cd受到的安培力大小；(2)导体棒ab运动的速度大小；(3)拉力对导体棒ab做功的功率。图18变式、(、宿迁、四市2008第三次调研)如图18所示，足够长的光滑平行金属导体和，水平放置且相距，在其左端各固定一个半径为的四分之三金属光滑圆环，两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路，两金属杆质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力拉细杆a，到达匀速运动时，杆恰好静止在圆环上*处，

8、试求： (1)杆a做匀速运动时，回路中的感应电流； (2)杆a做匀速运动时的速度； (3)杆静止的位置距圆环最低点的高度。7.如下图，倾角=30，宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1T，围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直.用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量m=O.2kg，电阻R=1omega放在导轨上的金属棒ab，由静止开场沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)，当ab棒移动2.8m时获得稳定速度，在此过程中，金属棒产生的热量为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10ms2)，求：该过程经历的时间8.082216分均匀导线制成的

9、单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如下图。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，1求线框中产生的感应电动势大小;2求cd两点间的电势差大小;3假设此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。9.0918如下图，固定位置在同一水平面的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m质量分布均匀的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开场沿导轨运动距离L时，速度恰好到达最大运动过程中杆始终与导轨保持垂直。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程 A.杆的速度最大值为B.流过电阻R的电量为C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量