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(共16张PPT)
梁宁 内蒙古师范大学
专题：电磁感应中的单杆问题
人教版(2019年)高中物理选择性必修第二册
第二章 电磁感应
物理也疯狂
目录
阻尼式
发电式
01.
02.
电动式
02.
阻尼式
01.
1.电路：导体棒相当于电源，电动势
2.安培力：安培力为阻力：
3.加速度：,加速度随速度减小而减小,
v0
v0
v
t
O
4.运动特点：减小的减速运动
5.最终状态:静止
阻尼式
01.
3.求电荷量q：
－BLΔt＝0－mv0，q＝Δt，解得q＝
1.动量：
－Δt＝0－mv0，x＝Δt＝
2.全过程能量关系：
①有摩擦
②磁场方向不沿竖直方向
③导轨倾斜
4.其他变式：
阻尼式
01.
【参考答案】C
（2021·北京·高考）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v0开始运动，最终停在导体框上。在此过程中 （　　）
A．导体棒做匀减速直线运动
B．导体棒中感应电流的方向为
C．电阻R消耗的总电能为 D．导体棒克服安培力做的总功小于
阻尼式
01.
【参考答案】D
（2023·重庆·高考）如图所示，与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动，以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域，在磁场中运动一段时间t后，速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内（　　）
A．流过杆的感应电流方向从N到M
B．杆沿轨道下滑的距离为
C．流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率
D．杆所受安培力的冲量大小为
发电式
02.
1．电路：导体棒相当于电源
2．安培力：
3．加速度：
4．运动特点：导体棒做加速度减小的加速运动
5．最终状态：匀速直线运动
t
v
O
vm
F
导轨光滑
发电式
02.
导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势E＝Blv
(1) 最大加速度：
(2) 最大速度：
F
当v=0时：
当a=0时：=0
发电式
02.
运动过程中的三个关系
(1)动量关系：
(2)能量关系：
(3)电荷量
F
发电式
02.
【参考答案】C
（2022·重庆·高考）如图1所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n，则k、m、n可能为（ ）
A．k = 2、m = 2、n = 2 B．
C． D．
发电式
02.
【参考答案】AB
（2024·贵州·高考）（多选）如图，间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上，左端接有一定值电阻R，导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置于导轨上，在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，一段时间后撤去水平拉力，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中，最大速度为v，加速阶段的位移与减速阶段的位移相等，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计摩擦及金属棒与导轨的电阻，则（　　）
A．加速过程中通过金属棒的电荷量为 B．金属棒加速的时间为
C．加速过程中拉力的最大值为 D．加速过程中拉力做的功为
电动式
03.
1．电路：导体为电动边，运动后产生反电动势。
2．安培力：
3．加速度：
4．运动特点：导体棒做加速度减小的加速运动
5．最终状态：匀速运动
t
O
vm
电动式
03.
(1) 最大加速度：
(2) 最大速度：
v=0时，E反=0，电流、加速度最大
稳定时，速度最大，加速度为0，电流最小，此状态为0
电动式
03.
3. 能量观点
1．求电荷量q
2．求位移x
电动式
03.
电磁炮的工作原理可简化为如图所示的电路：间距为L的固定水平平行金属导轨，间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，轨道左端接一电动势为E、内阻为r的直流电源，将一质量为m的金属棒从导轨上距导轨右端d处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。电路中除电源内阻r以外的电阻均不计，忽略所有摩擦。求：
(1)金属棒的最大速度；
(2)电源产生的焦耳热；
(3)金属棒在导轨上运动的时间t。
【答案】(1)(2)(3)
电动式
03.
如图所示，间距的倾斜导轨与水平面夹角，范围足够大的匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度。水平导轨接有恒定电源和滑动变阻器，电动势，内阻。导体棒质量，长度也为，阻值，导体棒与倾斜导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨其余部分电阻不计，重力加速度 ，，。现闭合开关S，发现导体棒恰好上滑：
(1)判断导体棒所受安培力的方向；
(2)求滑动变阻器的阻值。
【答案】(1)水平向右 (2)

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