吉林省长市第五中学高三物理 导体棒切割课件.ppt

导体棒切割磁感线专题 竖直放置的金属框架处于水平方向的匀强磁场中 一阻值为r的电阻与框架串联 现有一金属棒ab可以沿框架无摩擦地自由滑动 合上开关s 让ab棒由静止开始下滑 则金属棒ab将怎样运动 1 从力与运动角度分析 2 从功和能量角度分析 金属棒ab在下落过程中 重力势能减少 一部分用来克服安培力做功转化为电路中的电能 最终在电路中转化为焦耳热 另一部分转化为金属棒的动能 若框架足够长 金属棒最终达稳定状态匀速运动时 重力势能的减少量则完全用来克服安培力做功转化为电路中的电能 1 将上题金属框架水平放置 导体棒ab垂直放置在两导轨上 匀强磁场垂直导轨平面 不计一切摩擦 用力将ab棒由图示位置mn分别以速度v1和v2匀速拉到m n 位置 比较这两个过程 下列说法正确的是 a 若v1 v2 两次通过mn截面的电量关系是q1 q2b 若v1 v2 两次拉力f1和f2的关系是f1 f2c 若v1 2v2 两次拉力做功w1和w2的关系是w1 2w2d 若v1 2v2 两次拉力做功的功率p1和p2的关系是p1 2p2 bc 2 两光滑平行金属导轨间距为l 导体棒ab垂直放在导线上 且与导轨接触良好 整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中 磁感应强度为b 电容器的电容为c 除电阻r外导轨和导体棒的电阻均不计 现给导体棒ab某一初速度 使导体棒ab向右运动 当电路稳定后 ab以速度v向右做匀速运动 a 电容器两端的电压为零b 电阻两端的电压为blvc 电容器所带电荷量为cblvd 为保持ab匀速运动 需对其施加的拉力大小为 c c 3 两根光滑的金属导轨 平行放置在倾角为 的斜面上 导轨的左端接有电阻r 导轨自身电阻可忽略不计 斜面处在一匀强磁场中 磁场方向垂直于斜面向上 质量为m 电阻可不计的金属棒ab在沿着斜坡与棒垂直的恒力f作用下沿导轨匀速上滑 并上升h高度 在这过程中 a 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零b 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻r上发出的焦耳热之和c 恒力f与安培力的合力所做的功等于零d 恒力f与重力的合力所做的功等于电阻r上发出的焦耳热 ad 导体棒切割磁感线的动态分析方法 1 从导体棒在磁场中的受力情况和运动状态着手分析 磁场力变化时 导体棒受到的合外力发生变化 进而使加速度改变 反之 由于导体运动状态的变化又会引起感应电流 磁场力 合外力的变化 可能使导体棒达到稳定状态 2 从能量的转化和守恒的观点分析导体棒的运动状态的变化 从电路角度分析导体棒切割磁感线运动方法 1 考虑电磁学的有关规律 如右手定则 法拉第电磁感应定律等 2 考虑电路中的有关规律 如全电路欧姆定律 串并联电路的性质 电功和电功率等 宽为d的两条平行金属导轨位于同一水平面内 ab和cd两金属棒相距较远 且与轨道垂直地放在导轨上 导轨处于磁感应强度为b 方向竖直向下的匀强磁场中 ab和cd两棒质量均为m 电阻均为r 不计一切摩擦 轨道足够长 开始时两棒均处于静止状态 现用外力对cd棒施加瞬时冲量 使其以v0的速度向右运动 求 1 若两棒在运动中不相碰 它们匀速运动的速度各是多少 2 在这段过程中电路中电流的最大值是多少 3 在这个过程中产生多少热量 若ab和cd两金属棒处在不同宽度的轨道中 lab lcd 2 且mab mcd 求两棒的稳定速度 当 cd ab即blcdvcd blabvab时 两金属棒处于稳定状态 此时以cd棒运动方向为正方向根据动量定理cd棒 ft mvcd mv0ab棒ft mvab由以上两式得 双导体棒切割磁感线时 通常是两棒与导轨构成一个闭合回路 当其中的一棒在外力作用下获得一定速度时必然在磁场中切割磁感线在该闭合回路中形成一定的感应电流 另一根导体棒在磁场中通电时就在安培力作用下开始运动 运动起来也将切割磁感线产生一定的感应电动势 对原来的电流的变化起阻碍作用 导体棒切割磁感线产生感应电动势 由闭合电路欧姆定律计算产生的感应电流 计算安培力进行受力分析 计算电功或进行能量计算 1 图中ef gh为平行的金属导轨 其电阻可不计 r为电阻器 c为电容器 ab为可在ef和ch上滑动的导体横杆 有均匀磁场垂直于导轨平面 若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流 则当横杆ab 02全国理综 a 匀速滑动时 i1 0 i2 0b 匀速滑动时 i1 0 i2 0c 加速滑动时 i1 0 i2 0d 加速滑动时 i1 0 i2 0 高考试题回顾 2 如图所示 固定的水平光滑金属导轨 间距为l 左端接有阻值为r的电阻 处在方向竖直 磁感应强度为b的匀强磁场中 质量为m的导体棒与固定弹簧相连 放在导轨上 导轨与导体棒的电阻均可忽略 初始时刻 弹簧恰处于自然长度 导体棒具有水平向右的初速度v0 在沿导轨往复运动的过程中 导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触 05江苏 1 求初始时刻导体棒受到的安培力 2 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时 弹簧的弹性势能为ep 则这一过程中安培力所做的功w1和电阻r上产生的焦耳热q1分别为多少 3 导体棒往复运动 最终将静止于何处 从导体棒开始运动直到最终静止的过程中 电阻r上产生的焦耳热q为多少 3 图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直面内的金属导轨 处在磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场方向垂直导轨所在的平面 纸面 向里 导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的 距离为l1 c1d1段与c2d2段也是竖直的 距离为l2 x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆 质量分别为m1和