电磁感应中的“杆+导轨”模型“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,物理情景变化空间大,是我们复习中的难点.“杆+导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点);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、匀变速、非匀变速运动等.考点一 单杆水平式模型1.如图,由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中.一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ,在水平拉力作用下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动,滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直,且与线框接触良好,不计摩擦.在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中( )A.PQ 中电流先增大后减小B.PQ 两端电压先减小后增大C.PQ 上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大解析:选 C
PQ 在运动过程中切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,线框左右两端电阻并联,当 PQ 运动到中间时并联电阻最大,流经 PQ 的电流最小,因此在滑动过程中,PQ 中的电流先减小后增大,选项 A 错误;由于外接电阻先增大后减小,因此 PQ 两端的电压即路端电压先增大后减小,选项 B 错误;由能量守恒得拉力功率等于线框和导体棒的电功率,因此拉力功率为 P==,由于电路总电阻先增大后减小,因此拉力功率先减小后增大,选项 C 正确;矩形线框 abcd 总电阻为 3R,当 PQ 滑动到 ab 中点时,线框并联总电阻最大,最大值为 R,小于导体棒 PQ 的电阻,所以滑动过程中线框消耗的电功率先增大后减小,选项 D 错误.2.U 形光滑金属导轨水平放置,如图所示为俯视图,导轨右端接入电阻 R=0
36 Ω,其他部分无电阻,导轨间距为 L=0
6 m,界线 MN 右侧有匀强磁场,磁感应强度