物理第十章 电磁感应 专题强化8 电磁感应中的“杆——轨”模型 新人教版

电磁感应电磁感应 第 十 章专题强化八电磁感应中的专题强化八电磁感应中的“杆杆轨轨”模型模型电磁感应中的电磁感应中的“杆杆轨轨”运动模型，是导体切割磁感线运动过程中力、运动模型，是导体切割磁感线运动过程中力、能、电的综合应用，此类问题是高考命题的重点，主要类型有：能、电的综合应用，此类问题是高考命题的重点，主要类型有：“单杆单杆”模模型、型、“单杆电源单杆电源”模型、模型、“单杆电容单杆电容”模型、模型、“双杆双杆”模型。模型。(一一)“单杆电源单杆电源”模型模型如图，轨道水平光滑，金属杆如图，轨道水平光滑，金属杆ab质量为质量为m，电阻不计，两导轨间距为，电阻不计，两导轨间距为L。S闭合，闭合，ab杆做何运动？杆做何运动？(1)导线导线ab的加速度的最大值和速度的最大值是多的加速度的最大值和速度的最大值是多少？少？(2)在闭合开关在闭合开关S后，用多大的力才能使后，用多大的力才能使ab以恒定以恒定的速度的速度v7.5m/s沿导轨向右运动？通过数据计算说明沿导轨向右运动？通过数据计算说明这时电路中的能量转化情况。这时电路中的能量转化情况。作用于作用于ab的恒力的恒力(F)的功率：的功率：PFv0.67.5W4.5W电阻电阻(Rr)产生焦耳热的功率：产生焦耳热的功率：PI2(Rr)1.52(0.80.2)W2.25W逆时针方向的电流逆时针方向的电流I，从电池的正极流入，负极流出，电池处于，从电池的正极流入，负极流出，电池处于“充充电电”状态，吸收能量，以化学能的形式储存起来。电池吸收能量的功率：状态，吸收能量，以化学能的形式储存起来。电池吸收能量的功率：PIE1.51.5W2.25W。答案：答案：(1)6m/s23.75m/s(2)0.6N见解析见解析(1)电容器极板上积累的电荷量与金电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的金属棒的速度大小随时间变化的关系。关系。(2017辽宁重点高中协作体联考辽宁重点高中协作体联考)如图甲所示，间距为如图甲所示，间距为L、电阻不、电阻不计的平行光滑导轨固定在倾角为计的平行光滑导轨固定在倾角为的绝缘斜面上。在区域的绝缘斜面上。在区域内有垂直于斜面的匀内有垂直于斜面的匀强磁场强磁场(图中未画出图中未画出)，磁感应强度大小为，磁感应强度大小为B；在区域；在区域内有垂直于斜面向下的匀内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小强磁场，其磁感应强度大小B1随时间随时间t变化的规律如图乙所示。变化的规律如图乙所示。t0时刻在轨道时刻在轨道上端的金属细棒上端的金属细棒ab从图示位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细从图示位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒棒cd也从位于区域也从位于区域内的导轨上由静止释放。在内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域棒运动到区域的下边界的下边界EF处之前，处之前，cd棒始终静止不动。已知棒始终静止不动。已知cd棒的质量为棒的质量为m、有效电阻为、有效电阻为R，ab棒的质量棒的质量和电阻均未知，区域和电阻均未知，区域沿斜面的长度为沿斜面的长度为2L，在，在ttx(tx未知未知)时刻时刻ab棒恰好进入区棒恰好进入区域域。两棒均与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。两棒均与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。求：。求：(三三)“双杆双杆”模型模型(1)ab棒在区域棒在区域内运动的过程中，内运动的过程中，cd棒消耗的电功率棒消耗的电功率P；(2)ab棒开始下滑的位置到边界棒开始下滑的位置到边界EF的距离的距离x；(3)ab棒从开始下滑至滑到边界棒从开始下滑至滑到边界EF的过程中，回路中产生的热量的过程中，回路中产生的热量Q。