电磁感应中的导轨类问题.docVIP

动态分析导体棒与导轨问题1、 一根导体棒在导轨上滑动 （单导体问题）类型“电动电”型“动电动”型示意图棒ab长为L ，质量为m，电阻为R，导轨光滑，电阻不计。NMbaPQ棒ab长为L ，质量为m，电阻为R，导轨光滑，电阻不计。分析开关闭合后，棒ab受安培力F=BLE/R，此时，a=BLE/mR,棒ab的速度增加感应电动势BLv增加安培力F=BIL减小加速度a减小，当安培力F=0（a=0）时，v最大棒ab释放后下滑，此时a=gsin，棒ab的速度v增加感应电动势E=BLv增加感应电流增加安培力F增加加速度a减小，当安培力F=mgsin时，v最大。2、 两根导体棒在导轨上滑动（双导体问题）初速度不为零，不受其他水平外力作用示意图QV0PNM质量=m1=m2 电阻=r1=r2 长度=L1=L2QV0PNM质量=m1=m2 电阻=r1=r2 长度=L1=L2分析杆MN做边减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度为零，以相等的速度匀速运动。稳定时，两杆的加速度为零，两杆的速度之比为1：2初速度为零，受其他水平外力的作用示意图QPNMF质量=m1=m2 电阻=r1=r2 长度=L1=L2QPNMF摩擦力f1=f2， 质量=m1=m2 电阻=r1=r2 长度=L1=L2 分析开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀变速直线运动。稳定时，若F2f，则PQ先变加速后匀速运动；若F2f，则PQ先变加速，之后两杆匀加速运动。一、“动电动”型1（2007山东济南）如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab.导轨地一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止起向右运动则（ ）A随着ab运动速度的增大，其加速度也增大B外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率D无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能2、如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为B，一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则（ ）A如果B增大，vm将变大 B如果变大，vm将变大C如果R变大，vm将变大 D如果m变小，vm将变大3qhabRv0如图所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成角，两导轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中，金属杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计金属杆ab的电阻及空气阻力，则（ ）A上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大B上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多C上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多D上滑过程的时间比下滑过程长4.如图12-1-11所示，光滑的“”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好。磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域。现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域后，恰好作匀速运动。以下说法中正确的有（ ）A若B2=B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑；B若B2=B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑；C若B2B1，金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑。 ab5如图所示，一足够长的“n”形导体框架，宽度为L，其所在平面与水平面垂直，电阻可以忽略不计设匀强磁场与导体框架的平面垂直，磁感应强度为B有一根导体棒ab跨放在框架上，由静止释放导体棒沿框架竖直滑下，且始终保持水平，它与框架间摩擦力为f，如图所示，导体棒质量为m，有效电阻R，则ab下滑的最大速度以及此时消耗的电功率等于：（）A. B. C. D. 6、 如图甲所示，光滑、且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距离为L1m，定值电阻R13，R21.5，导轨上放一质量为m1kg的金属杆，金属杆的电阻r1，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B0.8T的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面竖直向下，现用一拉力F沿水平方向拉金属杆，使金属杆由静止开始运动。图乙所示为通过电阻R1中电流的平方随时间变化的I12t图线，求：（1）5s末金属杆的动能。（2）5s末安培力的功率。（3）5s内拉力F做的功。二、“电动电”型7、如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角=30。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆仍保持静止状态，可以采取的措施是（ ）A减小磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C减小导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对凋使电流方向改变8如图所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，并和导轨垂直，棒的质量为m，有效长度为L，通过的电流为I。整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向和导轨平面的夹角为。试求： AC棒受到的摩擦力的大小和方向 导轨受到AC棒的压力的大小 9、如图所示，长平行导轨PQ、MN光滑，相距m，处在同一水平面中，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面横跨在导轨上的直导线ab的质量m =0.1kg、电阻R =0.8，导轨电阻不计导轨间通过开关S将电动势E =1.5V、内电阻r =0.2的电池接在M、P两端，试计算分析：（1）在开关S刚闭合的初始时刻，导线ab的加速度多大？随后ab的加速度、速度如何变化？（2）在闭合开关S后，怎样才能使ab以恒定的速度 =7.5m/s沿导轨向右运动？试描述这时电路中的能量转化情况（通过具体的数据计算说明）三、双导体棒切割的模型abcdFB甲v0BOcabd乙10 两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L，足够长，在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd，它们的质量分别为2m、m，电阻阻值均为R（金属导轨及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。（1）现把金属棒ab锁定在导轨的左端，如图甲，对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F，使金属棒cd向右沿导轨运动，当金属棒cd的运动状态稳定时，金属棒cd的运动速度是多大？（2）若对金属棒ab解除锁定，如图乙，使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0，当它们的运动状态达到稳定的过程中，流过金属棒ab的电量是多少？整个过程中ab和cd相对运动的位移是多大？11、 两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，每根杆的电阻均为R，导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿水平方向导轨向右匀速运动时，cd杆正以速度v2（v1v2）沿竖直方向导轨向下匀速运动，重力加速度为g。则以下说法正确的是 （ ）A.ab杆所受拉力F的大小为mgB.ab杆所受拉力F的大小为mgC.cd杆下落高度为h的过程中，整个回路中电流产生的焦耳热为D.ab杆水平运动位移为s的过程中，整个回路中产生的总热量为Fs12.如图所示，足够长的的光滑平行导轨水平放置，电阻不计，MN部分的宽度