电磁感应轨道问题

1、高考物理二轮复习系列 课件 电磁感应中的导轨 类问题 一、单棒问题 二、含容式单棒问题 三、无外力双棒问题 四、有外力双棒问题 阻尼式单棒 v v0 0 2 2 B B l v FBIl Rr 2 2 () B FB l v a mm Rr v v0 0 2 2 () B FB l v a mm Rr 2 0 1 0 2 mvQ 0 0BIltmv 0 mv q Bl Bls qn RrRr R r Q R Qr 阻尼式单 棒 练习：AB杆受一冲量作用后以初速度 v0=4m/s， 沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而 停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m， 电阻为R=2，其余的

2、电阻不计，磁感强度 B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为=0.4，测 得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量 q=102C，求：上述过程中 (g取10m/s2) (1)AB杆运动的距离； (2)AB杆运动的时间； (3)当杆速度为2m/s时其 加速度为多大？ 发电式单棒 F F B FFmg a m B FBIl Blv Bl Rr 2 2 B l v Rr v 2 2 () FB l v g mm Rr F F m Fmg a m 2 2 ()() m FmgRr v B l B FFmg a m 2 2 0 () FB l v g mm Rr 发电式单棒 Bls qn RrRr F F

3、0 m FtBLqmgtmv 2 1 2 Em FsQmgSmv B FFmg a m 2 () m mm BLv Fvmgv Rr 22 0 () FB l v g mm Rr 发电式单棒 F B F F F N M 发电式单棒 电容放电式： 电容放电式： 0 QC E m QCUCBlv 0m QQQCECBlv m mvBIltBl Q 2 2 m BlCE v mB l C 电容放电式： 22 m m BlC E Im v mB l C 安 2 2 2 2 1() 22() m m BlCE Wmv mB l C 安 电容放电式： 电容无外力充电式 v v0 0 C BlvU I R

4、电容无外力充电式 v v0 0 qCU UBlv 0 mvmvBIltBlq 2 2 0 B l C vv m 无外力等距双棒 v v0 0 1 1 2 2 2121 1212 BlvBlvBl( vv ) I RRRR 0 12 m Blv I RR 无外力等距双棒 v v0 0 1 1 2 2 22 21 12 B B l ( vv ) FBIl RR 无外力等距双棒 v v0 0 1 1 2 2 2012 m v( mm)v 共 212 22 0 11 m v(mm )vQ 22 共 11 22 QR QR 无外力等距双棒 v v0 0 1 1 2 2 v v 2 2 1 1 2 2 v

5、 v 1 1 无外力不等距双棒 21 2211 RR vBlvBl I 无外力不等距双棒 1122 Bl vBl v 无外力不等距双棒 1 2 11 22 FBIll FBIll 11 22 1 2 IFl IFl 11 01 1 Imvmv 222 0Im v 1122 Bl vBl v 2 1 2 22 1 22 1 10 ml vv mlm l 1 2 1 22 1 22 1 20 ml l vv mlm l 无外力不等距双棒 11 22 QR QR 222 101122 111 222 m vm vm vQ 22 0 2 Bl qm v 无外力不等距双棒 有外力等距双棒 12 21 B

6、lvBlv I RR B FBIl 1 1 B F a m 2 2 B FF a m 有外力等距双棒 12 F( mm)a 1B Fm a B FBIl 21 12 Bl(vv ) I RR 121 21 2 2 12 (RR )m F vv B l (mm ) 有外力等距双棒 (苏锡常镇17）：如图所示，平行金属导轨与水平面间 夹角均为= 370 ，导轨间距为 lm ，电阻不计，导轨足 够长两根金属棒 ab 和 a b 的质量都是0.2kg ，电 阻都是 1 ，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒和导 轨之间的动摩擦因数为0.25 ，两个导轨平面处均存在 着垂直轨道平面向上的匀强磁场（图中未画出

7、），磁 感应强度 B 的大小相同让a, b固定不动，将金属棒 ab 由静止释放，当 ab 下滑速度达到稳定时，整个回 路消耗的电功率为 8W 求 ( 1 ) ab 达到的最大速度多 大？ ( 2 ) ab 下落了 30m 高度时，其下滑速度已经达 到稳定，则此过程中回路电流的发热量 Q 多大？ ( 3） 如果将 ab 与 a b同时由静止释放，当 ab 下落了 30m 高度时，其下滑速度也已经达到稳定，则此过程 中回路电流的发热量 Q 为多大？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0 . 8 ) 有外力不等距双棒 111 vvat 222 vva t 11

8、1222 12 Bl ( va t )Bl ( va t ) I RR 1 1221 122 12 B(l vl v )B(l al a )t RR 1 122 l al a 1 1 1 B FF a m 2 2 2 B F a m 11 22 B B Fl Fl 有外力不等距双棒 2 12 1 22 1221 B l m FF l ml m 1 122 l al a 1 1 1 B FF a m 2 2 2 B F a m 11 22 B B Fl Fl 1 2 2 22 1221 l l aF l ml m 2 2 1 22 1221 l aF l ml m 1 22 2 22 1221

9、B l l m FF l ml m 12 22 1221 l mF I l ml mB (测试九:18)如图所示足够长的导轨上，有竖直 向下的匀强磁场，磁感强度为B，左端间距 L1=4L，右端间距L2=L。现在导轨上垂直放置ab 和cd两金属棒，质量分别为m1=2m，m2=m；电 阻R1=4R，R2=R。若开始时，两棒均静止，现 给cd棒施加一个方向向右、大小为F的恒力，求： （1）两棒最终加速度各是多少； （2）棒ab上消耗的最大电功率。 22 2 81 4 LB RF tavvtavv cdab2211 , R taavvBL R E I 5 )4()4( 5 1212 111 amBIL

10、 222 amBILF m F a 9 8 2 m F a 9 2 1 BL F I 9 。 电动式单棒 B Fmg a m B FBIl (EE Bl Rr 反 ）(BElv Bl Rr ） (B () Elv Blg m Rr ） = m E I Rr , mm FBI l m m Fmg a m min , m EBlv I Rr l rR BlvE B m minmin mgFBIl 22 )( lB rRmg Bl E vm 电动式单棒 minmin () 2 minm IEIEIRrmgv 反 0 m BLqmgtmv 2 1 2 Em qEQmgSmv B Fmg a m (B () Elv Blg m Rr ） = B ls qn RrRr 电动式单棒 B 电动式单棒 练习：如图所示，水平放置的足够长平行导轨 MN、PQ的间距为L=0.1m，电源的电动势E 10V，内阻r=0.1，金属杆EF的质量为m=1kg， 其有效电阻为R=0.4，其与导轨间的动摩擦因 素为0.1，整个装置处于竖直向上的匀强磁 场中，磁感应强度B1T，现在闭合开关，求： （1）闭合开关瞬间，金属杆的加速度；（2） 金属杆所能达到的最大速度；（3）当其速度为 v=20m/s时杆的加速度为多大？（忽略