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(共16張PPT)
梁寧 內蒙古師范大學
專題：電磁感應中的單桿問題
人教版(2019年)高中物理選擇性必修第二冊
第二章 電磁感應
物理也瘋狂
目錄
阻尼式
發電式
01.
02.
電動式
02.
阻尼式
01.
1.電路：導體棒相當于電源，電動勢
2.安培力：安培力為阻力：
3.加速度：,加速度隨速度減小而減小,
v0
v0
v
t
O
4.運動特點：減小的減速運動
5.最終狀態:靜止
阻尼式
01.
3.求電荷量q：
－BLΔt＝0－mv0，q＝Δt，解得q＝
1.動量：
－Δt＝0－mv0，x＝Δt＝
2.全過程能量關系：
①有摩擦
②磁場方向不沿豎直方向
③導軌傾斜
4.其他變式：
阻尼式
01.
【參考答案】C
（2021·北京·高考）如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質量為m、電阻為r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v0開始運動，最終停在導體框上。在此過程中 （　　）
A．導體棒做勻減速直線運動
B．導體棒中感應電流的方向為
C．電阻R消耗的總電能為 D．導體棒克服安培力做的總功小于
阻尼式
01.
【參考答案】D
（2023·重慶·高考）如圖所示，與水平面夾角為θ的絕緣斜面上固定有光滑U型金屬導軌。質量為m、電阻不可忽略的導體桿MN沿導軌向下運動，以大小為v的速度進入方向垂直于導軌平面向下的勻強磁場區域，在磁場中運動一段時間t后，速度大小變為2v。運動過程中桿與導軌垂直并接觸良好，導軌的電阻忽略不計，重力加速度為g。桿在磁場中運動的此段時間內（　　）
A．流過桿的感應電流方向從N到M
B．桿沿軌道下滑的距離為
C．流過桿感應電流的平均電功率等于重力的平均功率
D．桿所受安培力的沖量大小為
發電式
02.
1．電路：導體棒相當于電源
2．安培力：
3．加速度：
4．運動特點：導體棒做加速度減小的加速運動
5．最終狀態：勻速直線運動
t
v
O
vm
F
導軌光滑
發電式
02.
導體棒相當于電源，當速度為v時，電動勢E＝Blv
(1) 最大加速度：
(2) 最大速度：
F
當v=0時：
當a=0時：=0
發電式
02.
運動過程中的三個關系
(1)動量關系：
(2)能量關系：
(3)電荷量
F
發電式
02.
【參考答案】C
（2022·重慶·高考）如圖1所示，光滑的平行導電軌道水平固定在桌面上，軌道間連接一可變電阻，導體桿與軌道垂直并接觸良好（不計桿和軌道的電阻），整個裝置處在垂直于軌道平面向上的勻強磁場中。桿在水平向右的拉力作用下先后兩次都由靜止開始做勻加速直線運動，兩次運動中拉力大小與速率的關系如圖2所示。其中，第一次對應直線①，初始拉力大小為F0，改變電阻阻值和磁感應強度大小后，第二次對應直線②，初始拉力大小為2F0，兩直線交點的縱坐標為3F0。若第一次和第二次運動中的磁感應強度大小之比為k、電阻的阻值之比為m、桿從靜止開始運動相同位移的時間之比為n，則k、m、n可能為（ ）
A．k = 2、m = 2、n = 2 B．
C． D．
發電式
02.
【參考答案】AB
（2024·貴州·高考）（多選）如圖，間距為L的兩根金屬導軌平行放置并固定在絕緣水平桌面上，左端接有一定值電阻R，導軌所在平面存在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場。質量為m的金屬棒置于導軌上，在水平拉力作用下從靜止開始做勻加速直線運動，一段時間后撤去水平拉力，金屬棒最終停在導軌上。已知金屬棒在運動過程中，最大速度為v，加速階段的位移與減速階段的位移相等，金屬棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計摩擦及金屬棒與導軌的電阻，則（　　）
A．加速過程中通過金屬棒的電荷量為 B．金屬棒加速的時間為
C．加速過程中拉力的最大值為 D．加速過程中拉力做的功為
電動式
03.
1．電路：導體為電動邊，運動后產生反電動勢。
2．安培力：
3．加速度：
4．運動特點：導體棒做加速度減小的加速運動
5．最終狀態：勻速運動
t
O
vm
電動式
03.
(1) 最大加速度：
(2) 最大速度：
v=0時，E反=0，電流、加速度最大
穩定時，速度最大，加速度為0，電流最小，此狀態為0
電動式
03.
3. 能量觀點
1．求電荷量q
2．求位移x
電動式
03.
電磁炮的工作原理可簡化為如圖所示的電路：間距為L的固定水平平行金屬導軌，間存在垂直導軌平面向下、磁感應強度大小為B的勻強磁場，軌道左端接一電動勢為E、內阻為r的直流電源，將一質量為m的金屬棒從導軌上距導軌右端d處由靜止釋放，金屬棒在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，金屬棒離開導軌前已達到最大速度。電路中除電源內阻r以外的電阻均不計，忽略所有摩擦。求：
(1)金屬棒的最大速度；
(2)電源產生的焦耳熱；
(3)金屬棒在導軌上運動的時間t。
【答案】(1)(2)(3)
電動式
03.
如圖所示，間距的傾斜導軌與水平面夾角，范圍足夠大的勻強磁場方向豎直向下，磁感應強度。水平導軌接有恒定電源和滑動變阻器，電動勢，內阻。導體棒質量，長度也為，阻值，導體棒與傾斜導軌間的動摩擦因數，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導軌其余部分電阻不計，重力加速度 ，，。現閉合開關S，發現導體棒恰好上滑：
(1)判斷導體棒所受安培力的方向；
(2)求滑動變阻器的阻值。
【答案】(1)水平向右 (2)

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