2019年高考物理双基突破：专题32-电磁感应中的“单杆”模型(精讲).pdfVIP

单杆模型是电磁感应中常见的物理模型，此类题目所给的物理情景一般是导体棒垂直切割磁感线，在 安培力、重力、拉力作用下的变加速直线运动或匀速直线运动，所涉及的知识有牛顿运动定律、功能关 系、能量守恒定律等。 1．此类题目的分析要抓住三点： （1）杆的稳定状态一般是匀速运动（达到最大速度或最小速度，此时合力为零）。 （2）整个电路产生的电能等于克服安培力所做的功。 （3）电磁感应现象遵从能量守恒定律。如图甲，导体棒ab从磁场上方h处自由释放，当进入磁场后， 其速度随时间的可能变化情况有三种，如图乙，全过程其能量转化情况是重力势能转化为动能和电能，电 能再进一步转化为导体棒和电阻R 的内能。 2．单杆模型中常见的情况及处理方法： （1）单杆水平式 v≠0 v ＝0 0 0 示 单杆ab 以一定初速度 轨道水平光滑， 轨道水平光滑， 轨道水平光滑，单杆ab质量为 意 v 在光滑水平轨道上 单杆ab质量为 单杆 ab 质量为 m，电阻不计，两导轨间距为L， 0 图 滑动，质量为m，电阻 m，电阻不计，两 m，电阻不计，两 拉力F恒定 不计，两导轨间距为L 导轨间距为L 导轨间距为 L， 拉力F恒定 力 导体杆以速度v切割 S 闭合，ab杆受 F F 开始时a＝ ，杆 开始时a＝ ，杆ab速度v ⇒ m m BLE 学 磁感线产生感应电动 安培力F＝ ，r ab速度v ⇒感 感应电动势E＝BLv ，经过Δt 观 E BLE 应电动势E＝ 速度为v＋Δv，此时感应电动 势E＝BLv，电流I＝ 此时a＝ ，杆 R mr 点 BLv ⇒I ⇒安 势E′＝BL （v＋Δv），Δt时间内 Blv ab速度v ⇒感 ＝ ，安培力F＝BIL R 培力F ＝ 流入电容器的电荷量Δq＝ 2 2 应电动势 安 BL v ＝ R ，做减速运动： BIL ，由F－F CΔU＝C （E′－E）＝ BLv ⇒I ⇒安 v ⇒F ⇒a ，当v ＝ma知a ，当 Δq Δv 培力F＝BIL ⇒ 安 CBLΔv 电流I＝ ＝CBL ＝ Δt Δt ＝0时，F＝0，a＝0， a＝0时，v最大， 加速度a ，当E CBLa 安培力 F ＝BLI ＝ 安 杆保持静止 FR v ＝ 2 2 2 2