【參賽】單棒問題--完整版PPT課件

1、電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體棒問題（單棒）電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體棒問題受力運動分析電路情況分析動力學(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例1：如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌abcd,固定在同一水平面上,磁感應(yīng)強度為B 的勻強磁場與導(dǎo)軌所在的平面垂直，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計。一阻值為R的電阻接在導(dǎo)軌的bc端。在導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量為m，長為L，電阻為r的導(dǎo)體棒ef，它可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好并保持垂直。faRbeBdcr若導(dǎo)體棒ef以初速度v0運動。求：（1）分析導(dǎo)體棒ef的運動情況，（2）導(dǎo)體ef棒從開始運動到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的過程中通過電阻R的電量和金屬棒通過的位移（3）

2、導(dǎo)體棒ef從開始運動到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的過程中電阻R中產(chǎn)生的熱量。問題1faRbeBdcr1電路特點。導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源。E=Blv2安培力的特點安培力為阻力，并隨速度減小而減小。3加速度特點加速度隨速度減小而減小vtOv04運動特點a減小的減速運動5最終狀態(tài)靜止faRbeBdcr問題16三個規(guī)律(3)能量關(guān)系：(2)動量關(guān)系：(1)瞬時加速度：faRbeBdcr問題1練習(xí)1：AB桿受一沖量作用后以初速度 v0=4m/s，沿水平面內(nèi)的固定軌道運動，經(jīng)一段時間后而停止。AB的質(zhì)量為m=5g，導(dǎo)軌寬為L=，電阻為R=2，其余的電阻不計，磁感強度B=，棒和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為=0.4，測得桿從運動到停止的過

3、程中通過導(dǎo)線的電量q=102C，求：上述過程中 (g取10m/s2)(1)AB桿運動的距離；(2)AB桿運動的時間；(3)當(dāng)桿速度為2m/s時其加速度為多大？簡解：（1）（2）（3）問題2若導(dǎo)體棒從靜止開始受一恒定的水平外力F的作用，時間為t,求：(1)導(dǎo)體棒ef獲得的最大加速度和最大速度,（2）導(dǎo)體棒ef從開始運動到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)過程中所用時間，已知導(dǎo)體棒ef從開始運動到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)過程中通過的位移為S （3）若導(dǎo)體棒ef從開始運動到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)過程中通過的位移為S，則整個過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱。faRbeBdcr1電路特點導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為v時，電動勢EBlv2安培力的特點安培力為阻

4、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問題2faRbeBdcr5最終特征勻速運動6兩個極值(1) v=0時,有最大加速度：(2) a=0時,有最大速度：問題2faRbeBdcr8穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律7起動過程中的三個規(guī)律(2)動量關(guān)系：(3)能量關(guān)系：(1)瞬時加速度：問題2faRbeBdcr問題3若棒ef與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，電阻R與一電動勢為E（內(nèi)阻不計）的電源連接，如圖S閉合后。求：(1)導(dǎo)體棒獲得的最大速度，（2）導(dǎo)體棒獲得的最大速度時，整個過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱。faRbeBdcr1電路特點 導(dǎo)體為電動邊，運動后產(chǎn)生反電動勢（等

5、效于電機）。2安培力的特點安培力為運動動力，并隨速度增大而減小。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問題3faRbeBdcr5最終特征勻速運動6兩個極值(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(wěn)定時，速度最大，電流最小問題3faRbeBdcr8穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律7起動過程中的三個規(guī)律(1)動量關(guān)系：(2)能量關(guān)系：(3)瞬時加速度：問題3faRbeBdcr練習(xí)3：如圖所示，水平放置的足夠長平行導(dǎo)軌MN、，電源的電動勢E10V，內(nèi)阻r=0.1，金屬桿EF的質(zhì)量為m=1kg，其有效電阻為R=0.4，其與導(dǎo)軌間的動摩擦因素為0.1，整

6、個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B1T，現(xiàn)在閉合開關(guān)，求：（1）閉合開關(guān)瞬間，金屬桿的加速度；（2）金屬桿所能達(dá)到的最大速度；（3）當(dāng)其速度為v=20m/s時桿的加速度為多大？（忽略其它一切電阻，g=10m/s2） 解：（1）（2）（3）電容無外力充電式1電路特點導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源;電容器被充電.2電流的特點3運動特點a漸小的加速運動，最終做勻速運動。4最終特征但此時電容器帶電量不為零勻速運動v0vOtv導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源;電容器被充電。F安為阻力，當(dāng)Blv=UC時，I=0， F安=0，棒勻速運動。棒減速,E減小UC漸大，阻礙電流I感漸小有I感電容無外力充電式5最終速度電容器充電量：最終

7、導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動勢等于電容兩端電壓：對桿應(yīng)用動量定理：電容有外力充電式1電路特點導(dǎo)體為發(fā)電邊；電容器被充電。2三個基本關(guān)系F導(dǎo)體棒受到的安培力為：導(dǎo)體棒加速度可表示為：回路中的電流可表示為：電容有外力充電式3四個重要結(jié)論：若F=mgv0OtvF(1)導(dǎo)體棒做初速度為零勻加速運動：(2)回路中的電流恒定：(3)導(dǎo)體棒受安培力恒定：(4)導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于電容器儲存的電能（不計電阻）：證明電容有外力充電式4幾種變化：F(1)導(dǎo)軌不光滑(2)恒力的提供方式不同(3)電路的變化F問題4電容放電式：1電路特點電容器放電，相當(dāng)于電源；導(dǎo)體棒受安培力而運動。2電流的特點電容器放電時，導(dǎo)體棒在安培力作用下開始運動，同時產(chǎn)生阻礙放電的反電動勢，導(dǎo)致電流減小，直至電流為零，此時UC=Blv3運動特點a漸小的加速運動，最終做勻速運動。4最終特征但此時電容器帶電量不為零tvOvm勻速運動電容放電式：5最大速度vm電容器充電量：vtOvm放電結(jié)束時電量：電容器放電電量：對桿應(yīng)用動量定理：電容放電式：6達(dá)最大速度過程中的兩個關(guān)系