高中物理電磁感應(yīng)雙桿模型

1、電磁感應(yīng)雙桿模型I 4 4-i I +*! I + I I +4 I I *+ I I 4+ I 1- fc 4 I l-fcfcl-Ftahl-thfcl-iifehl-iiBfclihBhlikflfcliiabliiiiliiia4kfcaiiifiaifiHiilfiBfilfiBIISai-iad-l-iid-l-i4-il-i-l-i I 4 4-i I +*1 I + + -1 I + I I I I -! I 1- is I- I I- fa 4 1學(xué)生姓名：年級(jí)：老 師：上課日期：時(shí)間：課次：用磁感而動(dòng)力學(xué)分桁.受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析及思考路線導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2、一感應(yīng)電流一通電導(dǎo)體受安培力一合力變化一加速度變化一速度變化 一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一周而復(fù)始地循環(huán)，直至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)加速度為零，而導(dǎo)體通過加速達(dá)到 最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)或通過減速達(dá)到穩(wěn)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).解決此類問題的基本思路解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”.“源”的分析一一分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；“路”的分析一一分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；“力”的分析一一分析研究對(duì)象 (常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力;“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)的分析一一根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模

3、型.兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)一一靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)，列式分析.(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)加速度不為零.處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題(1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析尋找過程中的臨界狀態(tài)，如由速度、加速度求最大值或最 小值的條件.(2)基本思路注意當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)存在臨界條件時(shí)：(1)若導(dǎo)體初速度等于臨界速度，導(dǎo)體勻速切割磁感線；(2)若導(dǎo)體初速度大于臨界速度，導(dǎo)體先減速，后勻速運(yùn)動(dòng)；(3)若導(dǎo)體初速度小于臨界速度，導(dǎo)體先加速，后勻速運(yùn)動(dòng).1、1平行等間距無水平外力】如圖所示

4、，兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L,導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒 ab和cd,構(gòu)成矩形回路，兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì).在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行，開始時(shí)，棒 cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度V0,若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：(1)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？(2)當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?3/4時(shí)，cd棒的加速度是多少？2、【平行不等間距無水平外力】如圖所示，光滑導(dǎo)軌EF、GH等高平行放置，EG間寬度為FH間寬度的3倍，導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻

5、強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)呈弧形升高。ab、cd是質(zhì)量均為 m的金屬棒，現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑，設(shè)導(dǎo)軌足夠長。試求:(1) ab、cd棒的最終速度。(2)全過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱。3、【等間距受水平外力】兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可不計(jì).導(dǎo)軌間的距離 l=0.20m ,兩根質(zhì)量均為 m=0.10kg的平行桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的為電阻R=0.50 Q ,在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài). 現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為0.20N的作用于金屬桿甲上， 使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng).

6、經(jīng)過t=0.5s ,金屬桿甲的加速度 a=1.37m/s2 ,問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？乙甲4、如圖所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框?qū)?L = 0.5 m框的電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 1 T,方向與框面垂直，金屬棒 MN勺質(zhì)量為100 g ,電阻為1 .現(xiàn)讓MN6初速地釋放并與框保持接觸良好的豎直下落，從釋放到達(dá)到最大速度的過程中通過棒某一橫截面的電量為2C,求此過程中回路產(chǎn)生的電能.(空氣阻力不計(jì)，g= 10 m/s 2)答案3.2 J5、如圖所示，PQ MN水平面愉兩根光滑的足夠長平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L=2m,電阻不計(jì)，導(dǎo)軌左端與導(dǎo)體所在空間存在一個(gè)“ 12V, 3W的小燈

7、泡連接，在導(dǎo)軌上放一根長為2G電阻為r=4 的導(dǎo)體棒ab,垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T,當(dāng)導(dǎo)體棒 ab在向右的恒力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小燈泡恰能在額定功率下工作.求:(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小;(3)恒力F的功率大小.6、如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌寬度為d=1 m,導(dǎo)軌間接有一個(gè)阻值為R= 2的燈泡，一質(zhì)量為m= 1 kg的金屬棒跨接在導(dǎo)軌之上，其電阻為r = 1 Q,且和導(dǎo)軌始終接觸良好.整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)F,使金屬M(fèi) XFX X(1)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為W = 0.2 ,施加的水平恒力為F= 10 N

8、,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度V1是多少?(2)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為W =0.2 ,施加的水平力功率恒為P= 6 W則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度V2是多少?(3)若金屬棒與導(dǎo)軌間是光滑的，施加的水平力功率恒為P= 20 W,經(jīng)歷t=1 s的過程中燈泡產(chǎn)生的熱量強(qiáng)度為B= 2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng).求:為Q= 12 J ,則此時(shí)金屬棒的速度 V3是多少?答案 (1)6 m/s (2)1.5 m/s (3)2 m/s4、如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN PQ間距為l=0.5 m ,其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成 30角，完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m=0.02 kg ,電阻均為R=0.1場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.2 T ,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力Q,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)