电磁感应中的“单杆”模型(精讲)高考物理双基突破练习

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)单杆水平式序 0v0=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v0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，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 杆受开始时 a-m，杆F开始时 a-m，杆 ab速度 vn学磁感线产生感应电动安培力 F-BLEab 速度 vn 感感应电动势 E—BLv，经过 At观E势 E=BLv，电流 I=RBLE此时 a—,杆mr应电动势 E—速度为 v+Av，此时感应电动占八、、—R，安培力 F—BIL—R，做减速运动：ab 速度 vO 感BLvOIO 安势 E'—BL(v+Av)，At 时间内应电动势培力 F 安—安BIL，由 F-F流入电容器的电何量 Aq—CAU—C(E'-E)—BLvOIO 女vOFOa，当 vma 矢口 a，.CBLAv电流,AqCBLAv培力 F—BILO安电流 I—At—CBLAt——0 时，F—0，a—a—0 时，v 最大，加速度 a，当 ECBLa 安培力 F 宀一 BLI—杆保持静止FR感—E时，v取大，vm—B2L2CB2L2aF-F 安—ma，a—且 vm-BLFm+B2L2C，所以杆以恒定的加速度匀加速运动图rrrI p象—厂/观占八、01t11z_CF 做的功一部分台 P冃匕电源输出的电能转化为杆的动F 做的功一部分转化为动能，■量动能全部转化为内观能：1Q—2mv0转化为动能 W 电1能，一部分产生 一部分转化为电场能：WF—2占八、2mvm电热：WF—Q^2mv2+ECmvm【题 1】如图所示，间距为 L,电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为 R 的电阻连接，导轨上横跨一根质量为 m，电阻也为 R 的金属棒，金属棒...