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1、电磁感应现象中的“杆+导轨”模型问题,电磁感应中“滑轨”问题，最后要探讨的问题不外乎以下几种： 1、运动分析：稳定运动的性质（可能为静止、匀速运动、 匀加速运动）、求出稳定的速度或加速度、求达到稳定的 过程中发生的位移或相对位移等 2、分析运动过程中产生的感应电流、讨论某两点间的电势差等 3、分析有关能量转化的问题：如产生的电热、机械功率等 4、求通过回路的电量 解题的方法、思路通常是首先进行受力分析和运动分析。 然后运用动量守恒或动量定理以及能量守恒建立方程。 按照不同的情景模型，分成单杆滑、双杆滑以及轨道滑 三种情况举例分析。,一、“单杆”滑切割磁感线型,1、杆与电阻连接组成回路,2、杆与
2、电源连接组成回路,二、“双杆”滑切割磁感线型,1、双杆所在轨道宽度相同常用动量守恒求稳定速度,2、双杆所在轨道宽度不同常用动量定理找速度关系,3、磁场方向与导轨平面不垂直,三、轨道滑模型,3、杆与电容器连接组成回路,例1、如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨， 置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀 强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻一根与导 轨接触良好、阻值为R2的金属导线ab垂直导轨放置 （1）若在外力作用下以速度v向右匀速滑动，试求ab 两点间的电势差。 （2）若无外力作用，以初速度v向右滑动，试求运动 过程中产生的热量、通过ab电量以及ab发生的位移x。,解析：（1
3、）ab运动切割磁感线产生感应电动势E，所以ab相当于 电源，与外电阻R构成回路。,Uab=,（2）若无外力作用则ab在安培力作用下做减速运动，最终静止。 动能全部转化为电热。,由动量定理得： 即 ， 。,，,例2、如右图所示，一平面框架与水平面成37角，宽L=0.4 m， 上、下两端各有一个电阻R01 ，框架的其他部分电阻不计， 框架足够长.垂直于框平面的方向存在向上的匀强磁场，磁感应 强度B2T.ab为金属杆，其长度为L0.4 m，质量m0.8 kg， 电阻r0.5，棒与框架的动摩擦因数0.5.由静止开始下滑， 直到速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q00.375J (已知sin3
4、70.6，cos37=0.8；g取10ms2)求： (1)杆ab的最大速度； (2)从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离； 在该过程中通过ab的电荷量.,例3、光滑 M 形导轨， 竖直放置在垂直于纸面向里的匀强 磁场中，已知导轨宽L=0.5m，磁感应强度B=0.2T有阻 值为0.5 的导体棒AB紧挨导轨，沿着导轨由静止开始下 落，如图所示，设串联在导轨中的电阻R阻值为2 ，其 他部分的电阻及接触电阻均不计问： (1)导体棒AB在下落过程中，产生的感应电流的方向和 AB棒受到的磁场力的方向 (2)当导体棒AB的速度为5m/s(设并未达到最大速度)时， 其感应电动势和感应电流的大小各是多
5、少?,例6、如图所示，长平行导轨PQ、MN光滑，相距L=0.5m， 处在同一水平面中，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场竖 直向下穿过导轨面横跨在导轨上的直导线ab的质量 m =0.1kg、电阻R =0.8，导轨电阻不计导轨间通 过开关S将电动势E =1.5V、内电阻r =0.2的电池接 在M、P两端，试计算分析： （1）在开关S刚闭合的初始时刻，导线ab的加速度多大？ 随后ab的加速度、速度如何变化？ （2）在闭合开关S后，怎样才能使ab以恒定的速度 =7.5m/s沿导轨向右运动？试描述这时电路中的能 量转化情况（通过具体的数据计算说明）,例4、光滑U型金属框架宽为L，足够长，其上放一质量 为
6、m的金属棒ab，左端连接有一电容为C的电容器，现 给棒一个初速v0，使棒始终垂直框架并沿框架运动，如 图所示。求导体棒的最终速度。,例5、如图所示, 竖直放置的光滑平行金属导轨, 相距l , 导轨一端接有一个电容器, 电容量为C, 匀强磁场垂直 纸面向里, 磁感应强度为B, 质量为m的金属棒ab可紧 贴导轨自由滑动. 现让ab由静止下滑, 不考虑空气阻力, 也不考虑任何部分的电阻和自感作用. 问金属棒做什 么运动？棒落地时的速度为多大？,例7、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内， 两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd， 构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m
7、，电 阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面 内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B设两导体棒 均可沿导轨无摩擦地滑行开始时，棒cd静止，棒ab有指向 棒cd的初速度v0若两导体棒在运动中始终不接触，求： （1）在运动中产生的焦耳热最多是多少 （2）当ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd棒的加速度是多少？,例8、如图所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上， 磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的 电阻很小，可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均 为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动， 滑动过程中与导轨保持垂直，每根金
8、属杆的电阻为R=0.50。 在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小 为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。 经过t=5.0s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问此时两金 属杆的速度各为多少？,例9、如图所示，abcd和a/b/c/d/为水平放置的光滑 平行导轨，区域内充满方向竖直向上的匀强磁场。 ab、a/b/间的宽度是cd、c/d/间宽度的2倍。设导轨 足够长，导体棒ef的质量是棒gh的质量的2倍。现给 导体棒ef一个初速度v0，沿导轨向左运动，当两棒的 速度稳定时，两棒的速度分别是多少？,例10、如图所示，ab和cd是固定在同一水平面内 的足
9、够长平行金属导轨，ae和cf是平行的足够长 倾斜导轨，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。 在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1，在倾斜导 轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2，两棒与导轨 间接触良好，构成一个闭合回路。已知磁场的磁感 应强度为B，导轨间距为L，倾斜导轨与水平面夹角 为，导体棒1和2质量均为m，电阻均为R。不计 导轨电阻和一切摩擦。现用一水平恒力F作用在棒1上， 从静止开始拉动棒1，同时由静止开始释放棒2，经过 一段时间，两棒最终匀速运动。忽略感应电流之间的 作用，试求： （1）水平拉力F的大小； （2）棒1最终匀速运动的 速度v1的大小。,例11、如图所示，abcd为质量m的U形导轨
10、，ab与cd平行， 放在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量为m的金属棒PQ 平行bc放在水平导轨上，PQ棒右边靠着绝缘竖直光滑且固 定在绝缘水平面上的立柱e、f,U形导轨处于匀强磁场中，磁 场以通过e、f的O1O2为界，右侧磁场方向竖直向上，左侧 磁场方向水平向左，磁感应强度大小都为B，导轨的bc段长 度为L,金属棒PQ的电阻R，其余电阻均可不计，金属棒PQ 与导轨间的动摩擦因数为，在导轨上作用一个方向向右， 大小F=mg的水平拉力，让U形导轨从静止开始运动设导 轨足够长求： (1)导轨在运动过程中的最大速度m (2)若导轨从开始运动到达到最大速度m的过程中， 流过PQ棒的总电量为q，则系统增加的内能为多少?,