2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)單桿模型課件(重點難點易錯點核心熱點經(jīng)典考點)

單桿模型(多選)如圖,方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上.t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動.運動過程中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示.下列圖象中可能正確的是 (

)A、C由題意可知,兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律得mv0=2mv′,最終兩棒共速,速度為,此時電路中電流為0,故C正確,D錯誤;由C知,I不是線性變化,又由I=(R為每個棒的電阻)知,v不是線性變化,v1是逐漸減小到,v2是逐漸增大到,故A正確,B錯誤.【真題解碼】(1)審題拆過程:(2)命題陷阱點:認為電流均勻變化,速度也均勻變化.針對選擇題,中間過程分析比較復(fù)雜,我們要學(xué)會分析特殊點的狀態(tài),從而排除選項得出正確的答案.本題電流不會突變?yōu)?,加速度也不會突變,還可以從科學(xué)規(guī)律的合理性分析問題.【核心必備】

單桿模型的常見情況注:若光滑導(dǎo)軌傾斜放置,要考慮導(dǎo)體桿受到重力沿導(dǎo)軌斜面向下的分力作用,分析方法與表格中受外力F時的情況類似.1.圖甲、乙、丙中除導(dǎo)體棒ab可動外,其余部分均固定不動.甲圖中的電容器C原來不帶電,所有導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌電阻均可忽略,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計,導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m.圖中裝置均在水平面內(nèi),且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)軌足夠長,間距為L.今給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0,則 (

)A.三種情況下,導(dǎo)體棒ab最終都靜止B.三種情況下,導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運動C.圖甲、丙中ab棒最終都向右做勻速運動D.圖乙中,流過電阻R的總電荷量為D圖甲中,導(dǎo)體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流而使電容器充電,當電容器C極板間電壓與導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等時,電路中沒有電流,ab棒不受安培力,向右做勻速運動.圖乙中,導(dǎo)體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,ab棒速度減小,當ab棒的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時,ab棒靜止.圖丙中,導(dǎo)體棒先受到向左的安培力作用向右做減速運動,速度減為零后再在安培力作用下向左做加速運動,當導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源的電動勢相等時,電路中沒有電流,ab棒向左做勻速運動,A、B、C錯誤;圖乙中根據(jù)動量定理-BILΔt=0-mv0,流過電阻R的總電荷量為q=IΔt=,D正確.2.如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌CD、EF傾斜放置,其所在平面與水平面間的夾角為θ=30°,兩導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌下端分別連著電容為C的電容器和阻值R=2r的電阻.一根質(zhì)量為m,電阻為r的金屬棒放在導(dǎo)軌上,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并接觸良好,一根不可伸長的絕緣輕繩一端拴在金屬棒中間、另一端跨過定滑輪與質(zhì)量M=4m的重物相連.金屬棒與定滑輪之間的輕繩始終在兩導(dǎo)軌所在平面內(nèi)且與兩導(dǎo)軌平行,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面向上,導(dǎo)軌電阻不計,初始狀態(tài)用手托住重物使輕繩恰處于伸長狀態(tài),由靜止釋放重物,求:(重力加速度大小為g,不計滑輪阻力)(1)若S1閉合、S2斷開,重物的最大速度;(2)若S1和S2均閉合,電容器的最大帶電量;(3)若S1斷開、S2閉合,重物的速度v隨時間t變化的關(guān)系式.【解析】(1)S1閉合、S2斷開時,M由靜止釋放后拉動金屬棒沿導(dǎo)軌向上做加速運動,金屬棒受到沿導(dǎo)軌向下的安培力及重力的分力作用,設(shè)最大速度為vm,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢E=BLvm根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應(yīng)電流

當金屬棒速度最大時有:Mg=mgsin30°+BIL解得:vm=(2)S1、S2均閉合時,電容器兩板間的最大電壓U=UR=IR=電容器的最大帶電量Q=CU=(3)S1斷開、S2閉合時,設(shè)從釋放M開始經(jīng)時間t金屬棒的速度大小為v,加速度大小為a,通過金屬棒的電流為i,金屬棒受到的安培力F=BiL,方向沿導(dǎo)軌向下,設(shè)在時間t到(t+Δt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為ΔQ,ΔQ也是平行板電容器在t到(t+Δt)內(nèi)增加的電荷量,ΔQ=CBL·Δv,根據(jù)運動學(xué)公式可得Δv=aΔt,則i==CBLa,