1、高考物理二輪復習系列課件精品電磁感應中的導軌問題精品電磁感應中的導軌問題受力情況分析運動情況分析動力學觀點動量觀點能量觀點牛頓定律平衡條件動量定理動量守恒動能定理能量守恒精品電動式發電式阻尼式v0F一、單棒問題運動特點最終特征a逐漸減小的減速運動靜止a逐漸減小的加速運動勻速a逐漸減小的加速運動勻速基本模型I=0 (或恒定)I 恒定I=0精品二、含容式單棒問題放電式無外力充電式F運動特點最終特征基本模型v0有外力充電式a逐漸減小的加速運動勻速運動I0a逐漸減小的減速運動勻速運動I0勻加速運動勻加速運動I 恒定精品三、無外力雙棒問題運動特點最終特征基本模型v012桿1做a漸小的加速運動桿2做a漸小

2、的減速運動v1=v2I0無外力等距式2v01桿1做a漸小的減速運動桿2做a漸小的加速運動無外力不等距式a0I0L1v1=L2v2精品四、有外力雙棒問題12F運動特點最終特征基本模型有外力不等距式桿1做a漸小的加速運動桿2做a漸大的加速運動a1a2a1、a2恒定I 恒定F12桿1做a漸大的加速運動桿2做a漸小的加速運動a1=a2v 恒定I 恒定有外力等距式精品阻尼式單棒1電路特點導體棒相當于電源。2安培力的特點安培力為阻力，并隨速度減小而減小。3加速度特點加速度隨速度減小而減小vtOv04運動特點a減小的減速運動5最終狀態靜止精品6三個規律(1)能量關系：(2)動量關系：(3)瞬時加速度：7變化

3、(1)有摩擦(2)磁場方向不沿豎直方向阻尼式單棒精品練習：AB桿受一沖量作用后以初速度 v0=4m/s，沿水平面內的固定軌道運動，經一段時間后而停止。AB的質量為m=5g，導軌寬為L=0.4m，電阻為R=2，其余的電阻不計，磁感強度B=0.5T，棒和導軌間的動摩擦因數為=0.4，測得桿從運動到停止的過程中通過導線的電量q=102C，求：上述過程中 (g取10m/s2)(1)AB桿運動的距離；(2)AB桿運動的時間；(3)當桿速度為2m/s時其加速度為多大？精品發電式單棒1電路特點導體棒相當于電源，當速度為v時，電動勢EBlv2安培力的特點安培力為阻力，并隨速度增大而增大3加速度特點加速度隨速度

4、增大而減小4運動特點a減小的加速運動tvOvm精品5最終特征勻速運動6兩個極值(1) v=0時,有最大加速度：(2) a=0時,有最大速度：發電式單棒精品7穩定后的能量轉化規律8起動過程中的三個規律(1)動量關系：(2)能量關系：(3)瞬時加速度：是否成立？發電式單棒問：精品9幾種變化(3)拉力變化(4) 導軌面變化（豎直或傾斜）(1) 電路變化(2)磁場方向變化 F加沿斜面恒力通過定滑輪掛一重物 FF BF若勻加速拉桿則F大小恒定嗎？加一開關發電式單棒精品電容放電式：1電路特點電容器放電，相當于電源；導體棒受安培力而運動。2電流的特點電容器放電時，導體棒在安培力作用下開始運動，同時產生阻礙放

5、電的反電動勢，導致電流減小，直至電流為零，此時UC=Blv3運動特點a漸小的加速運動，最終做勻速運動。4最終特征但此時電容器帶電量不為零tvOvm勻速運動精品電容放電式：5最大速度vm電容器充電量：vtOvm放電結束時電量：電容器放電電量：對桿應用動量定理：精品電容放電式：6達最大速度過程中的兩個關系安培力對導體棒的沖量：安培力對導體棒做的功：易錯點：認為電容器最終帶電量為零精品電容放電式：7幾種變化(1)導軌不光滑(2)光滑但磁場與導軌不垂直精品電容無外力充電式1電路特點導體棒相當于電源;電容器被充電.2電流的特點3運動特點a漸小的加速運動，最終做勻速運動。4最終特征但此時電容器帶電量不為零

6、勻速運動v0vOtv導體棒相當于電源;電容器被充電。F安為阻力，當Blv=UC時，I=0， F安=0，棒勻速運動。棒減速,E減小UC漸大，阻礙電流I感漸小有I感精品電容無外力充電式5最終速度電容器充電量：最終導體棒的感應電動勢等于電容兩端電壓：對桿應用動量定理：精品無外力等距雙棒1電路特點棒2相當于電源;棒1受安培力而加速起動,運動后產生反電動勢.2電流特點隨著棒2的減速、棒1的加速，兩棒的相對速度v2-v1變小，回路中電流也變小。v1=0時：電流最大v2=v1時：電流I0精品無外力等距雙棒3兩棒的運動情況安培力大小：兩棒的相對速度變小,感應電流變小,安培力變小.棒1做加速度變小的加速運動棒2

7、做加速度變小的減速運動v0tv共Ov最終兩棒具有共同速度精品無外力等距雙棒4兩個規律(1)動量規律兩棒受到安培力大小相等方向相反,系統合外力為零,系統動量守恒.(2)能量轉化規律系統機械能的減小量等于內能的增加量.（類似于完全非彈性碰撞）兩棒產生焦耳熱之比：精品無外力等距雙棒5幾種變化：(1)初速度的提供方式不同(2)磁場方向與導軌不垂直(3)兩棒都有初速度 vv00 11 22 兩棒動量守恒嗎？(4)兩棒位于不同磁場中兩棒動量守恒嗎？精品無外力不等距雙棒1電路特點棒1相當于電源;棒2受安培力而起動,運動后產生反電動勢.2電流特點隨著棒1的減速、棒2的加速，回路中電流變小。2v01最終當Bl1

8、v1= Bl2v2時,電流為零,兩棒都做勻速運動精品無外力不等距雙棒3兩棒的運動情況棒1加速度變小的減速,最終勻速;2v01回路中電流為零棒2加速度變小的加速,最終勻速.v0v2Otvv14最終特征5動量規律系統動量守恒嗎？安培力不是內力兩棒合外力不為零精品無外力不等距雙棒6兩棒最終速度任一時刻兩棒中電流相同，兩棒受到的安培力大小之比為：2v01整個過程中兩棒所受安培力沖量大小之比對棒1：對棒2：結合：可得：精品無外力不等距雙棒7能量轉化情況系統動能電能內能2v018流過某一截面的電量精品無外力不等距雙棒9幾種變化(2)兩棒位于不同磁場中(1)兩棒都有初速度2v11v2精品有外力等距雙棒1電路

9、特點棒2相當于電源;棒1受安培力而起動.2運動分析：某時刻回路中電流：最初階段，a2a1, F12棒1：安培力大小：棒2：只要a2a1,(v2-v1)IFBa1a2當a2a1時v2-v1恒定I恒定FB恒定兩棒勻加速精品有外力等距雙棒3穩定時的速度差F12v2Otvv1精品有外力等距雙棒4變化(1)兩棒都受外力作用F212F1(2)外力提供方式變化精品(蘇錫常鎮17）：如圖所示，平行金屬導軌與水平面間夾角均為= 370 ，導軌間距為 lm ，電阻不計，導軌足夠長兩根金屬棒 ab 和 a b 的質量都是0.2kg ，電阻都是 1 ，與導軌垂直放置且接觸良好，金屬棒和導軌之間的動摩擦因數為0.25

10、，兩個導軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強磁場（圖中未畫出），磁感應強度 B 的大小相同讓a, b固定不動，將金屬棒ab 由靜止釋放，當 ab 下滑速度達到穩定時，整個回路消耗的電功率為 8W 求 ( 1 ) ab 達到的最大速度多大？ ( 2 ) ab 下落了 30m 高度時，其下滑速度已經達到穩定，則此過程中回路電流的發熱量 Q 多大？ ( 3）如果將 ab 與 a b同時由靜止釋放，當 ab 下落了 30m 高度時，其下滑速度也已經達到穩定，則此過程中回路電流的發熱量 Q 為多大？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0 . 8 ) 精品有外力不

11、等距雙棒運動分析：某時刻兩棒速度分別為v1、 v2加速度分別為a1、a2此時回路中電流為：經極短時間t后其速度分別為：I恒定FB恒定兩棒勻加速12F當時精品有外力不等距雙棒12F由此時回路中電流為：與兩棒電阻無關精品(測試九:18)如圖所示足夠長的導軌上，有豎直向下的勻強磁場，磁感強度為B，左端間距L1=4L，右端間距L2=L。現在導軌上垂直放置ab和cd兩金屬棒，質量分別為m1=2m，m2=m；電阻R1=4R，R2=R。若開始時，兩棒均靜止，現給cd棒施加一個方向向右、大小為F的恒力，求：（1）兩棒最終加速度各是多少；（2）棒ab上消耗的最大電功率。精品解：（1）設剛進入穩定狀態時ab棒速度

12、為v1，加速度為a2，cd棒的速度為v2，加速度為a2，則所以當進入穩定狀態時，電路中的電流恒定，a2=4a1對兩棒分別用牛頓運動定律有（2）當進入穩定狀態時，電路中電流最大棒ab上消耗的最大電功率為：P=I2R1=。解之得：精品電動式單棒1電路特點導體為電動邊，運動后產生反電動勢（等效于電機）。2安培力的特點安培力為運動動力，并隨速度減小而減小。3加速度特點加速度隨速度增大而減小4運動特點a減小的加速運動 tvOvm精品5最終特征勻速運動 6兩個極值(1)最大加速度：(2)最大速度：v=0時,E反=0,電流、加速度最大穩定時，速度最大，電流最小電動式單棒精品 7穩定后的能量轉化規律8起動過程

13、中的三個規律(1)動量關系：(2)能量關系：(3)瞬時加速度：還成立嗎？電動式單棒精品9幾種變化(1)導軌不光滑(2)傾斜導軌 (3) 有初速度(4)磁場方向變化v0 B電動式單棒精品練習：如圖所示，水平放置的足夠長平行導軌MN、PQ的間距為L=0.1m，電源的電動勢E10V，內阻r=0.1，金屬桿EF的質量為m=1kg，其有效電阻為R=0.4，其與導軌間的動摩擦因素為0.1，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B1T，現在閉合開關，求：（1）閉合開關瞬間，金屬桿的加速度；（2）金屬桿所能達到的最大速度；（3）當其速度為v=20m/s時桿的加速度為多大？（忽略其它一切電阻，g=10m/s2） 精品電容有外力充電式1電路特點導體為發電邊；電容器被充電。2三個基本關系F導體棒受到的安培力為：導體棒加速度可表示為：回路中的電流可表示為：精品電容有外力充電式3四個重要結論：v0OtvF(1)導體棒做初速度為零勻加速運動：(2)回路中的電流恒定：(3)導體棒受安培力恒定：(4)導體棒克服安培力做的功等于電容器儲存的電能：證明精品電容有外力充電式4幾種變