2025高考物理总复习电磁感应中的“杆—轨道”模型.pptxVIP

;一、“单杆＋导轨”模型

“单杆＋导轨”模型的四种典型情况(不计单杆的电阻);BC;B;二、“双杆＋导轨”模型

1.初速度不为零，不受其他水平外力;规律;2.初速度为零，一杆受到恒定水平外力;规律;例3(2024·广东深圳高三月考)某物理小组想出了一种理想化的“隔空”加速系统，该系统通过利用其中一个金属棒在磁场中运动产生感应电流从而使另一个金属棒获得速度，这样就避免了直接对其进行加速时所带来的磨损和接触性损伤，该加速系统可以建模抽象为在足够长的固定水平平行导轨上放有两个金属棒MN和PQ，磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场与导轨所在水平面垂直，方向竖直向下，导轨电阻很小，可忽略不计。如图3为模型俯视图，导轨间的距离L＝1.0m，每根金属棒质量均为m＝1.0kg，电阻都为R＝5.0Ω，可在导轨上无摩擦滑动，滑动过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好，在t＝0时刻，两金属棒都处于静止状态，现有一与导轨平行、大小为F＝2.0N恒力作用于金属棒MN上，使金属棒MN在导轨上滑动，经过t＝10s，金属棒MN的加速度a＝1.6m/s2，求：;(1)此时金属棒PQ的加速度；;(2)此时两金属棒MN和PQ的速度；;(3)金属棒MN和PQ的最大速度差。;;BC;解析根据题意可知，S与1闭合后，棒ab受安培力作用做加速运动，棒ab切割磁感线产生感应电动势，棒ab中的电流减小，受到的安培力减小，则棒的加速度减小，直到感应电动势等于电源电动势，棒最后匀速运动，故A错误；根据题意，由能量守恒定律可知，从S与1闭合到棒ab达到某一速度，电源消耗的电能等于棒获得的动能和电路产生的焦耳热，故B正确；S与2闭合后，棒ab相当于电源给电容器充电，此过程棒受到的安培力水平向左，棒减速运动，则电动势减小，电容器两板间电压升高，棒ab中的电流不断减小，当棒ab产生的感应电动势与电容器两板间的电势差相等时，电路中的电流减小到零，随后棒做匀速直线运动，故D错误，C正确。;BC;图3;答案BC

解析cd在磁场中运动时，abdc回路中磁通量减小，根据楞次定律可知，闭合回路感应电流产生的磁场与原磁场方向相同，故A错误；当ab进入磁场后回路中产生感应电流，则ab受到向左的安培力而做减速运动??cd受到向右的安培力;BC;解析运动过程中对PQ有I·2LB＝2ma1，对MN有ILB＝ma2，所以运动过程中加速度大小之比为1∶1，故A错误；因为运动过程中PQ所受安培力大小为MN的两倍，在相同时间内安培力的冲量大小之比I1∶I2＝2∶1，故B正确；金属棒运动到速度稳定时有B·2Lv1＝BLv2，故运动到速度稳定时，金属棒PQ和MN的速度之比v1∶v2＝1∶2，故C正确；P、M两点电势相等，Q、N两点电势相等，任意时刻都有UPQ＝UMN，即金属棒PQ和MN两端的电压之比为1∶1，故D错误。;C;6.(2024·河北省衡水模拟)如图6所示，两根足够长且电阻不计的光滑金属导轨固定在水平桌面上，间距L＝0.5m。在轨道上有两根质量分别为ma＝0.3kg、mb＝0.2kg，接入电路电阻分别为Ra＝2Ω、Rb＝3Ω的导体棒a和b，在轨道区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝1T。现给导体棒a一个向右的、大小为v0＝5m/s的初速度，两导体棒在运动过程中始终保持与导轨垂直，且两导体棒未相碰，g＝10m/s2。求：;(1)流经导体棒b的最大电流；

(2)从开始运动到两棒相距最近的过程中，流经b的

电荷量；

(3)从开始运动到两棒相距最近的过程中，导体棒a

上产生的焦耳热；

(4)当导体棒a的速度大小为va＝4m/s时，b的加速度大小。;解得v＝3m/s;(4)当导体棒a的速度大小为va＝4m/s时，根据动量守恒定律有mav0＝mava＋mbvb

解得vb＝1.5m/s

故此时电路中的总电动势为E＝BLva－BLvb＝1.25V