电磁感应中单双棒问题ppt课件

电磁感应单棒、双棒问题、1、电磁感应中的轨道问题、受力状况分析、运动状况分析、动力学观点、动量观点、能量观点、牛顿定律、平衡条件、动量定理、动量守恒、动能定理、能量守恒、单棒问题、双棒问题、2、例1 .水平放置在均匀强磁场中的光滑轨道上， 有l的导体棒ab，以一定的力f作用于ab，从静止开始运动，电路总电阻为r，分析ab的运动状况，求出ab棒的最大速度。 分析： ab在f的作用下向右加速运动，产生感应电流，感应电流又受磁场力f作用，描绘攻击：a=(F-f)/mvE=BLvI=E/Rf=BIL，最后，f=F时，a=0，速度最大，f=f=bil=b2l2v Vm=FR/B2L2，Vm被称为最后速度。另一方面，单杠问题：这样的问题复盖面广，问题类型也多，但解决这种问题的关键是通过运动状态的分析寻找过程的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等。 基本观点是：4、1 .电路的特征，导体棒相当于电源，速度为v时，电动势E=Blv、2 .安培力的特征，安培力为电阻，随着速度的增大而增大，3 .加速度的特征，加速度随着速度的增大而减小，4 .运动的特征，a减小的加速运动， 特征分析：r，r，5，5 .最终特征：等速线性运动(a=0)，6 .两个极值，(1)最大加速度： (2)在最大速度：r，r，v=0的情况下：a=0的情况下：6，7 .一些变化，(4)张力变化，(3)轨道表面变化(垂直或倾斜)，(1)电路变化，(2)磁场方向变化，垂直倾斜，以及例2 .在磁感应强度为b的水平强磁场中，垂直放置冀形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC=L、质量m的金属棒PQ用光滑的金属棒PQ与框AB和CD连接(2)框内的感应电流方向如何？ (3)金属棒下落的最大速度是多少，解开：PQ开始受力的是mg，所以a=g，PQ向下加速运动，产生顺时针的感应电流，上面的磁场力f起作用。 当PQ向下运动时，磁力f逐渐增大，加速度逐渐减小，v仍然增大，当G=F时，v达到最大速度。 如图所示，Vm=mgR/B2L2、(1)、(2)、(3)即F=BIL=B2L2Vm/R=mg、8、例3 .图所示，垂直平面内的平行轨道的间距l=20cm，金属导体ab能够在轨道上不摩擦地向下方滑动，金属导体ab的质量为0.2g，电阻为0.4 水平方向的均匀强磁场的磁感应强度为0.1T，金属导体ab从静止中自由落下时，突然投入键k。 (使导轨足够长，g为10m/s2)求出： (1)键k投入前后，金属导体ab的运动状况(2)金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。 Vm=8m/sV结束=2m/s，将金属导体ab静止后到按下键k为止的时间间隔设为t，ab棒以后的运动状况有多少，我们来试着对v-t图像进行说明。 考虑一下：mg、f、9、解析：导体棒ab自由落下的时间t还没有确定，电键k关闭的瞬间ab的速度不确定，ab棒受到的瞬间安全力f和g的大小无法比较，因此有可能： (1)安全力fg:ab棒先进行减速运动后， 正在进行等速直线运动，(3)安培力f=g:ab棒始终进行等速直线运动，10、例4、如图1所示，两条足够长的直线金属轨道MN、PQ平行地配置在倾斜角的绝缘斜面上，两轨道的间距在l、m、p这两点间具有电阻值r的电阻。 将质量m均匀的直金属棒ab放置在两导轨上，与导轨垂直。 成套装置位于磁感应强度为b的均匀强磁场中，磁场方向垂直的斜面向下，导轨与金属棒的电阻可忽略不计。 使ab杆沿导轨从静止下降，导轨与金属杆接触良好，忽略了两者的摩擦。(1)从b向a方向观察的装置如图2所示，请在该图中描绘ab杆下降中的某时刻的力的图像(2)加速下降中，ab杆的速度的大小为v时，求出此时的ab杆的电流及其加速度的大小(3)求出下降中ab杆能够到达的速度的最大值、mg、n、f、11，如果ab与轨道之间有动摩擦系数，情况如何，f、F f=mgsin时，ab棒以最大速度Vm进行等速运动，F=BIL=B2L2Vm/R=mgsin-mgcos，Vm=mg(sin-cos)R/B2L2，111 例5:(04年上海22 )水平面上平行固定设置足够长的2根金属导轨，在距离为l、一端通过导线与电阻值r的电阻连接的导轨上放置质量m的金属棒(参照左下图)，金属棒和导轨的电阻忽略的均匀磁场垂直向下。 与轨道平行的一定的拉力f作用于金属杆，杆最终进行等速运动。 如果改变拉力的大小，对应的等速运动速度v也会变化，v和f的关系如右下图所示。 (重力加速度g=10m/s2)(1)金属杆等速运动前要做什么运动(m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5磁感应强度b是多少？(3)可以根据v-f线的切片求出什么样的物理量？ 其值是多少，13，解： (1)加速度减小的加速运动。感应电动势、感应电流I=E/R(2)、安培力、(2)线对金属棒作用拉力、安培力和阻力，等速合力为零。 根据由曲线图得到的直线的斜率k=2，(3)可以根据直线的切片求出金属棒受到的阻力f，如果f=2N金属棒受到的阻力只是折动摩擦力，则根据切片求出动摩擦系数=0.4，14，例1 .无限长的平行金属轨道m， 能够求出n，L=0.5m相隔水平放置的金属棒b和c能够在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量mb=mc=0.1kg，电阻Rb=RC=1，轨道的电阻能够忽略，装置整体被置于磁灵敏度B=1T的均匀的强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直(如图所示二、双棒问题(等间距)、15、等间距双棒特征分析，1 .电路特征，棒2相当于电源的棒1用安培加速起动，运动后产生反电动势。 2 .电流的特征是，随着棒2的减速、棒1的加速，两棒的相对速度v2-v1变小，电路中的电流也变小。v1=0时：最大电流、v2=v1时：最小电流、两个极值、I=0、16、3 .双棒运动状况的特征、安培力的大小：双棒的相对速度变小、读出电流变小、安培力变小、棒1为加速度变小的加速运动、棒2为加速度变小的减速运动v共，最终双棒具有共同速度，17，4 .两个规律，(1)运动量规则，双棒承受安培力的大小相等的方向相反，系统的外力为零，保存系统的运动量，(2)能量转换规则，系统的机械能的减少量等于内的增加量，18，分析： (1)刚开始运动时电路中的感应电流为：刚开始运动时c棒的加速度最大：19，(2)磁力作用下b棒进行减速运动，两棒的速度相等时c棒达到最大速度。以双棒为研究对象，根据动量守恒定律，求解c棒的最大速度为：20，5 .若干变化： (1)初始速度的提供方式不同，(2)磁场的方向与轨道不垂直，(3)双棒都有初始速度，(4)双棒位于不同的磁场中，21，例如2:如图所示，2根节距在水平段上施加垂直向下方向的均匀强磁场，其磁感应强度为b，轨道水平段上静止放置金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。 另一个质量是m，电阻是r的金属棒ab，从圆弧段m静止开放向n下进入水平段，圆弧段MN半径是r，对中心角是60，求得。 (1)ab棒进入磁场区域的速度是n，这时棒中流过的电流是多少？(2)cd棒能够达到的最大速度是多少？ (3)ab棒从静止到达最大速度的过程中，系统能放出多少热量？ 当求解22，时，进入磁场区的瞬间，电路中的电流强度I分析：(1)在ab棒从静止向n下滑的过程中，仅作用重力，保存机械能，因此求出n的速度，求出ab棒切断感应线时产生的感应电动势和电路中的感应电流在ab棒从m下降到n的过程中，因为保存了机械能，所以有23 (2)ab棒和cd棒受到的安全力的大小为f，安全力的作用时间为t，ab棒在安全力的作用下进行减速运动，cd棒在安全力的作用下进行加速运动，当两棒的速度达到相同的速度v时，电路运用动量守恒定律求解： (3)系统发热量必须等于系统机械能的减少量： (3)系统发热量必须等于系统机械能的减少量，所以有：求解、求解24、外力不变棒2安培起动，运动后产生反电动势2 .电流的特征是，随着棒1的减速、棒2的加速，电路中的电流变小。 最终，当Bl1v1=Bl2v2时，电流为零，两条都进行等速运动，25，没有外力不等速两条，3 .两条的运动状况，条1加速度变小的减速，最终进行等速运动，电