9 07 物理建模電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型ppt課件

物理建模 電磁感應(yīng)中的 桿 導(dǎo)軌 模型 1 模型特點(diǎn) 2 典例剖析 3 規(guī)律方法 4 跟蹤訓(xùn)練 第九章電磁感應(yīng) 5 真題演練 一 模型特點(diǎn) 1 模型特點(diǎn) 一 模型構(gòu)建 桿 導(dǎo)軌 模型是電磁感應(yīng)問(wèn)題高考命題的 基本道具 也是高考的熱點(diǎn) 考查的知識(shí)點(diǎn)多 題目的綜合性強(qiáng) 物理情景變化空間大 是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn) 桿 導(dǎo)軌 模型又分為 單桿 型和 雙桿 型 單桿 型為重點(diǎn) 導(dǎo)軌放置方式可分為水平 豎直和傾斜 桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速 勻變速 非勻變速運(yùn)動(dòng)等 單桿水平式 二 模型分類及特點(diǎn) 單桿傾斜式 二 典例剖析 2 典例剖析 例3 如圖甲所示 兩根足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌MN PQ相距為L(zhǎng) 導(dǎo)軌平面與水平面夾角為 金屬棒ab垂直于MN PQ放置在導(dǎo)軌上 且始終與導(dǎo)軌接觸良好 金屬棒的質(zhì)量為m 導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 金屬導(dǎo)軌的上端與開(kāi)關(guān)S 定值電阻R1和電阻箱R2相連 不計(jì)一切摩擦 不計(jì)導(dǎo)軌 金屬棒的電阻 重力加速度為g 現(xiàn)在閉合開(kāi)關(guān)S 將金屬棒由靜止釋放 1 判斷金屬棒ab中電流的方向 2 若電阻箱R2接入電路的阻值為0 當(dāng)金屬棒下降高度為h時(shí) 速度為v 求此過(guò)程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q 3 當(dāng)B 0 40T L 0 50m 37 時(shí) 金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系 如圖乙所示 取g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 求R1的阻值和金屬棒的質(zhì)量m 轉(zhuǎn)解析 轉(zhuǎn)原題 拓展延伸 若例3改為 金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 不計(jì)導(dǎo)軌 金屬棒的電阻 重力加速度為g 現(xiàn)在閉合開(kāi)關(guān)S 將金屬棒由靜止釋放 1 若電阻箱R2接入電路的阻值為0 當(dāng)金屬棒下降高度為h時(shí) 速度為v 求此過(guò)程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q 2 當(dāng)B 0 40T L 0 50m 37 0 25時(shí) 金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系 如圖乙所示 取g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 求R1的阻值和金屬棒的質(zhì)量m 轉(zhuǎn)解析 導(dǎo)體棒受力情況如何 轉(zhuǎn)原題 備選 2013 安徽卷 16 如圖所示 足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置 傾角為37 寬度為0 5m 電阻忽略不計(jì) 其上端接一小燈泡 電阻為1 一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置 質(zhì)量為0 2kg 接入電路的電阻為1 兩端與導(dǎo)軌接觸良好 與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 5 在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 8T 將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放 運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 小燈泡穩(wěn)定發(fā)光 此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 A 2 5m s1WB 5m s1WC 7 5m s9WD 15m s9W 審題析疑 注意導(dǎo)體棒受力圖的畫(huà)法 轉(zhuǎn)解析 小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí) 導(dǎo)體棒受力及運(yùn)動(dòng)情況怎樣 遵從什么物理規(guī)律 轉(zhuǎn)原題 三 規(guī)律方法 3 規(guī)律方法 1 桿的穩(wěn)定狀態(tài)一般是勻速運(yùn)動(dòng) 達(dá)到最大速度或最小速度 此時(shí)合力為零 2 整個(gè)電路產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功 3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵從能量守恒定律 變式訓(xùn)練3 2014 江蘇卷 13 如圖所示 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 長(zhǎng)為3d 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為 在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向與導(dǎo)軌平面垂直 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng) 并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端 導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計(jì) 重力加速度為g 求 1 導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v 3 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 轉(zhuǎn)解析 轉(zhuǎn)原題 四 跟蹤訓(xùn)練 4 跟蹤訓(xùn)練 跟蹤訓(xùn)練 間距為L(zhǎng) 2m的足夠長(zhǎng)金屬直角導(dǎo)軌如甲圖放置 它們各有一邊在同一水平面內(nèi) 另一邊垂直于水平面 質(zhì)量均為m 0 1kg的金屬細(xì)桿ab cd與導(dǎo)軌垂直放置形成閉合回路 桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 0 5 導(dǎo)軌的電阻不計(jì) 細(xì)桿ab cd的電阻分別為R1 0 6 R2 0 4 整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 0 50T 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 當(dāng)ab在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí) cd桿也同時(shí)從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng) 測(cè)得拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示 g 10m s2 1 求ab桿的加速度a 2 求當(dāng)cd桿達(dá)到最大速度時(shí)ab桿的速度大小 3 若從開(kāi)始到cd桿達(dá)到最大速度的過(guò)程中拉力F做了5 2J的功 通過(guò)cd桿橫截面的電荷量為2C 求該過(guò)程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱 轉(zhuǎn)審題 轉(zhuǎn)解析 審題析疑 第一步 讀題 抓關(guān)鍵詞 ab桿做勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度是定值 讀圖 F t圖 t 0時(shí) F 1 5N F安 0 cd桿達(dá)到最大速度時(shí) cd桿合力為零 第二步 找突破口 理思路 對(duì)ab桿受力分析 由F t圖象得t 0時(shí) F 1 5N 由牛頓第二定律求加速度a 對(duì)cd桿受力分析 由平衡條件 得cd桿的最大速度 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求ab桿全過(guò)程位移 再由動(dòng)能定理得W安 由功能關(guān)系得Q總 再由電阻的串聯(lián)知識(shí)得ab桿上的熱量Qab 轉(zhuǎn)原題 五 真題演練 5 真題演練 真題 2012 山東卷 20 如圖示 相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為 上端接有定值電阻R 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放 當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng) 此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力 并保持拉力的功率恒為P 導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻 重力加速度為g 下列選項(xiàng)正確的是 A P 2mgvsin B P 3mgvsin C 當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大小為sin D 在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功 轉(zhuǎn)解析 mg BIL FN v B F 2v 轉(zhuǎn)原題 真題 2012 天津卷 11 如圖所示 一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi) 導(dǎo)軌間距l(xiāng) 0 5m 左端接有阻值R 0 3 的電阻 一質(zhì)量m 0 1kg 電阻r 0 1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上 整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 4T 棒在水平向右的外力作用下 由靜止開(kāi)始以a 2m s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)棒的位移x 9m時(shí)撤去外力 棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái) 已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1 Q2 2 1 導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)