電磁感應(yīng)中單雙棒問題.ppt

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1、電磁感應(yīng)單棒、雙棒問題電磁感應(yīng)中的導(dǎo)軌問題受力情況分析運動情況分析動力學(xué)觀點動量觀點能量觀點牛頓定律平衡條件動量定理動量守恒動能定理能量守恒單棒問題雙棒問題例1.水平放置于勻強(qiáng)磁場中的光滑導(dǎo)軌上，有一根長為L的導(dǎo)體棒ab，用恒力F作用在ab上，由靜止開始運動，回路總電阻為R，試分析ab的運動情況，并求ab棒的最大速度。abBRF分析：ab在F作用下向右加速運動，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流又受到磁場的作用力f，畫出受力圖：f1a=(F-f)/mvE=BLvI=E/Rf=BILFf2最后，當(dāng)f=F時，a=0，速度達(dá)到最大，F(xiàn)fF=f=BIL=B2L

2、2Vm/RVm=FR/B2L2Vm稱為收尾速度.一、單棒問題：這類問題覆蓋面廣,題型也多種多樣;但解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運動狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度取最大值或最小值的條件等.基本思路是:F=BIL臨界狀態(tài)v與a方向關(guān)系運動狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力運動導(dǎo)體所受的安培力感應(yīng)電流確定電源（E，r）abBRF1．電路特點導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為v時，電動勢E＝Blv2．安培力的特點安培力為阻力，并隨速度增大而增大3．加速度特點加速度隨速度增大而減小4．運動特點a減小的加速運動tvOvm特點分析：FBfRr5．最終特征:勻速

3、直線運動(a=0)6．兩個極值(1)最大加速度：(2)最大速度：FBfRr當(dāng)v=0時：當(dāng)a=0時：7．幾種變化(4)拉力變化(3)導(dǎo)軌面變化（豎直或傾斜）(1)電路變化(2)磁場方向變化FFFBFQBPCDA豎直傾斜例2.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平均強(qiáng)磁場中，豎直放置一個冂形金屬框ABCD，框面垂直于磁場，寬度BC＝L，質(zhì)量m的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖.金屬桿PQ電阻為R，當(dāng)桿自靜止開始沿框架下滑時：(1)開始下滑的加速度為多少?(2)框內(nèi)感應(yīng)電流的方向怎樣？(3)金屬桿下滑的最大速度是多少?QBPCDA解:開始PQ受力為mg,mg所

4、以a=gPQ向下加速運動,產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流,受到向上的磁場力F作用。IF當(dāng)PQ向下運動時，磁場力F逐漸的增大，加速度逐漸的減小，V仍然在增大，當(dāng)G=F時，V達(dá)到最大速度?！郪m=mgR/B2L2(1)(2)(3)即：F=BIL=B2L2Vm/R=mg例3.如圖所示，豎直平面內(nèi)的平行導(dǎo)軌，間距l(xiāng)=20cm，金屬導(dǎo)體ab可以在導(dǎo)軌上無摩檫的向下滑動，金屬導(dǎo)體ab的質(zhì)量為0.2g，電阻為0.4Ω，導(dǎo)軌電阻不計，水平方向的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T，當(dāng)金屬導(dǎo)體ab從靜止自由下落0.8s時，突然接通電鍵K。（設(shè)導(dǎo)軌足夠長，g取10m/s2）求：（1）電鍵

5、K接通前后，金屬導(dǎo)體ab的運動情況（2）金屬導(dǎo)體ab棒的最大速度和最終速度的大小。KabVm=8m/sV終=2m/s若從金屬導(dǎo)體ab從靜止下落到接通電鍵K的時間間隔為t,ab棒以后的運動情況有幾種可能？試用v-t圖象描述。想一想：mgF解析：因為導(dǎo)體棒ab自由下落的時間t沒有確定，所以電鍵K閉合瞬間ab的速度無法確定，使得ab棒受到的瞬時安培力F與G大小無法比較，因此存在以下可能：（1）若安培力FG：則ab棒先做變減速運動，再做勻速直線運動（3）若安培力F=G：則ab棒始終做勻速直線運動Ka

6、bmgF例4、如圖1所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦。（1）由b向a方向看到的裝置如圖2所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；（2）在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大?。唬?）求在下滑過程中，ab

7、桿可以達(dá)到的速度最大值。θRabBLNMQPθbθB圖1圖2mgNFθRabBLNMQPθbθB圖1圖2若ab與導(dǎo)軌間存在動摩擦因數(shù)為μ，情況又怎樣？想一想：bθBmgNFf當(dāng)F+f=mgsinθ時ab棒以最大速度Vm做勻速運動F=BIL=B2L2Vm/R=mgsinθ-μmgcosθVm=mg(sinθ-μcosθ)R/B2L2例5：（04年上海22）水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，問距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見左下圖），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；均勻磁場豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金

8、屬桿上，桿最終將做勻速運動.當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動速度v也會變化，