电磁感应中的“杆+导轨”模型.ppt

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1、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。,(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,动态分

2、析,收尾状态,运动形式,t匀速直线运动,力学特征,a0 v恒定不变,电学特征,I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,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,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Rx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RxR，释放导体 棒，当棒沿导轨

3、匀速下滑时， 求通过棒的电流I及棒的速率v。 (2)改变Rx，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Rx。,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。,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

4、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。,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,（1）、无外力双棒问题,运动特点,最终特征,基本模型,杆1做a减小的加速运动,杆2做a减小的减速运动,v1=v2,I0,无外力等距式,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,a0,I0,L1v1=L2v2,无外力等距双棒,1电路特点

5、,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v2-v1变小，回路中电流也变小。,v1=0时：,电流最大,v2=v1时：,电流 I0,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,v0,t,v共,最终两棒具有共同速度,（2）、有外力双棒问题,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,a1a2 a1、a2恒定,I 恒定,杆1做a增大的加速运动,杆2做a减小的加速运动,a1=a2,v 恒定,I 恒定,有外力等距式,