电磁感应中单轨问题

电磁感应中的单轨问题 目的要求 1 巩固掌握感应电动势大小的计算和感应电流方向的判断 2 掌握分析单轨问题的方法 提高解决此类问题的能力 能力目标 1 通过电磁感应与实际问题的联系分析 培养学生空间想象和抽象物理模型的能力 2 通过单轨问题与直流问题的联系分析 培养用等效观点处理问题的能力 教学重点 单轨问题的力学问题 电路问题 条件 水平面上两条光滑导轨宽为 一金属棒 跨放在导轨上 并接触良好 电阻不计 给导轨一个水平拉力 求 所能达到的最大速度 如有磨擦力的时候最大速度又是多少 一类 动 电 动 型 一般模型 练 如图 处于匀强磁场中的两根足够长 电阻不计的平行金属导轨相距 米 导轨平面与水平面成 角 下端连接阻值为 的电阻 匀强磁场方向与导轨平面垂直 质量为 电阻不计的金属棒放在两导轨上 棒与导轨垂直并保持良好接触 它们之间的动摩擦因数为 2 求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度 当金属棒下滑速度达到稳定时 电阻 上消耗的功率为 求该速度大小 在 中若 金属棒中的电流方向由a b 求磁感应强度 的大小和方向 g 10m s2 sin370 0 6cos370 0 8 延伸拓展 竖直方向 例 如图所示竖直放置的金属框架处于水平匀强磁场中 有一長直金属棒ab可以沿框自由滑动 当ab由静止开始下滑一段时间后 合上开关s 则ab将做 A 匀速运动 加速运动 减速运动 无法确定 D 练 如图 MN和PQ为竖直方向的两平形长直金属导轨 间距 为0 4米 电阻不计 导轨所在平面与磁感应强度B为0 5T的匀强磁场垂直 质量m为6 0 10 3kg 电阻为1 0 的金属棒ab始终垂直于导轨 并与其保持光滑接触 导轨两端分别接由滑动变阻器和阻值为3 0 的电阻R1当杆达到稳定状态是以速率V匀速下滑 整个电路消耗的电功率P 0 27W 重力加速度取10m s2 试求速率 和滑动电阻器接入电路部分的电阻 二 电 动 电 型例 水平面上光滑平行导轨接有电动势为E的电源 处于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度为B 导线ab长为L 质量为m 电阻为R 跨接在导轨两端并接触良好 导轨光滑 电阻不计 求关闭电键S后ab所能达到的最大速度 总结 动 电 动 型解决问题的方法 1 受力分析 运动分析 确定运动过程和最终稳定状态 由牛顿第二定律列方程求解 运动的状态结构 练习 1 如图所示 ABCD是固定的水平放置的足够长的U形导轨 整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中 在导轨上架着一根金属棒ab 在极短时间内给棒ab一个水平向右的速度 ab棒开始运动 最后又静止在导轨上 则ab在运动过程中 就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较 A 整个回路产生的总热量相等 B 安培力对棒做的功相等 C 安培力对棒的冲量相等 D 电流通过整个回路所做的功相等 A 2 如图所示 竖直金属导轨放在垂直于其平面的匀强磁场中 AC紧贴轨道向下无摩擦滑动 导轨足够长 连有定值电阻R 当静止释放后 A AC的加速度将达到一个与阻值R成反比的极限值