电磁感应中的“杆-导轨”模型课件

小结：同类问题模型化处理,电磁感应中的“杆,+,导轨”模型,小结：同类问题模型化处理电磁感应中的“杆+导轨”模型,模型概述,1,模型特点,“,杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景富于变化，是我们复习中的难点。“杆导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变。,模型概述1模型特点“杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的,(1),单杆水平式,物理模型,匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为,B,，棒,ab,长为,L,，质量为,m,，初速度为零，拉力恒为,F,，水平导轨光滑，除电阻,R,外，其他电阻不计,2,模型分类,(1)单杆水平式物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B,动态分析,动态分析,收尾状态,运动形式,t,匀速直线运动,力学特征,a,0,v,恒定不变,电学特征,I,恒定,收尾状态 运动形式 t匀速直线运动 力学特征 a0v恒定,(2),单杆倾斜式,物理模型,匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为,B,，导轨间距,L,，导体棒质量,m,，电阻,R,，导轨光滑，电阻不计,(2)单杆倾斜式物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B,动态分析,动态分析,收尾状态,运动形式,匀速直线运动,力学特征,电学特征,I,恒定,收尾状态运动形式匀速直线运动 力学特征电学特征I恒定,电磁感应中的“杆-导轨”模型课件,电磁感应中的“杆-导轨”模型课件,典例,(2012,广东高考,),如图所示，质量为,M,的导体棒,ab,，垂直放在相距为,l,的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为,，并处于磁感应强度大小为,B,、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为,d,的平行金属板，,R,和,R,x,分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。,(1),调节,R,x,R,，释放导体,棒，当棒沿导轨匀速下滑时，,求通过棒的电流,I,及棒的速率,v,。,(2),改变,R,x,，待棒沿导轨再次匀,速下滑后，将质量为,m,、带电量为,q,的微粒水平射入金属板间，若它,能匀速通过，求此时的,R,x,。,典例(2012广东高考)如图所示，质量为M的导体棒a,电磁感应中的“杆-导轨”模型课件,电磁感应中的“杆-导轨”模型课件,题后感悟,由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约的关系，,故导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态。,分析这一动态过程进而确定最终状态是解决这类问题的关键。,题后感悟 由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制,分析电磁感应问题中导体运动状态的方法：,(1),首先分析导体最初在磁场中的运动状态和受力情况；,(2),其次分析由于运动状态变化，导体受到的安培力、合力的变化情况；,(3),再分析由于合力的变化，导体的加速度、速度又会怎样变化，从而又引起感应电流、安培力、合力怎么变化；,(4),最终明确导体所能达到的是什么样的稳定状态。,分析电磁感应问题中导体运动状态的方法：(1)首先分析导体最初,电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识，认识题目所给的物理情景，找出物理量之间的关系，因此是较难的一类问题，也是近几年高考考察的热点。,（,2）,双杆模型,电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、,（,1,）、无外力双棒问题,运动特点,最终特征,基本模型,v,0,1,2,杆,1,做,a,减,小的加速运动,杆,2,做,a,减,小的减速运动,v,1,=,v,2,I,0,无外力等距式,2,v,0,1,杆,1,做,a,减,小的减速运动,杆,2,做,a,减,小的加速运动,无外力不等距式,a,0,I,0,L,1,v,1,=,L,2,v,2,（1）、无外力双棒问题运动特点最终特征基本模型v012杆1做,无外力等距双棒,1,电路特点,棒,2,相当于电源,;,棒,1,受安培力而加速起动,运动后产生反电动势,.,2,电流特点,随着棒,2,的减速、棒,1,的加速，两棒的相对速度,v,2,-,v,1,变小，,回路中电流也变小,。,v,1,=0,时：,电流最大,v,2,=,v,1,时：,电流,I,0,无外力等距双棒1电路特点棒2相当于电源;棒1受安培力而加速,无外力等距双棒,3,两棒的运动情况,安培力大小：,两棒的相对速度变小,感应电流变小,安培力变小,.,棒,1,做加速度变小的加速运动,棒,2,做加速度变小的减速运动,v,0,t,v,共,O,v,最终两棒具有共同速度,无外力等距双棒3两棒的运动情况安培力大小：两棒的相对速度变,（,2,）、有外力双棒问题,1,2,F,运动特点,最终特征,基本模型,有外力不等距式,杆,1,做,a,减,小的,加速,运动,杆,2,做,a,增,大的,加速,运动,a,1,a,2,a,1,、,a,2,恒定,I,恒定,F,1,2,杆,1,做,a,增,大的,加速,运动,杆,2,做,a,减,小的,加速,运动,a,1,=,a,2,v,恒定,I,恒定,有外力等距式,（2）、有外力双棒问题12F运动特点最终特征基本模型有外力,