電磁感應(yīng)導(dǎo)棒-導(dǎo)軌模型

1、電磁感應(yīng)“導(dǎo)棒-導(dǎo)軌”問(wèn)題專(zhuān)題、“單棒”模型【破解策略】單桿問(wèn)題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)、能量綜合應(yīng)用的體現(xiàn)，因此相關(guān)問(wèn)題應(yīng) 從以下幾個(gè)角度去分析思考：（1）力電角度：與“導(dǎo)體單棒”組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生變化-導(dǎo)體棒產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)T 感應(yīng)電流-導(dǎo)體棒受安培力T合外力變化-加速度變化-速度變化-感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化T, 循環(huán)結(jié)束時(shí)加速度等于零，導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 電學(xué)角度：判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體 （電源）-利用E N 或E BLv求感 t應(yīng)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)的大小-利用右手定則或楞次定律判斷電流方向-分析電路結(jié)構(gòu)-畫(huà)等效電路圖。（3）力能角度：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，當(dāng)外力克服安培力做功時(shí)，就有其

2、他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；當(dāng) 安培力做正功時(shí)，就有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。<1>單棒基本型Vo 0（阻尼式） 單桿ab以一定初速度v0在 光滑水平軌道上滑動(dòng)，質(zhì)量 為m，電阻不計(jì)，桿長(zhǎng)為 L 導(dǎo)體桿以速度 V切割 磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E£丄軌道水平光滑, m,電阻不計(jì), 力F恒定（電動(dòng)式）軌道水平、光滑，單桿 ab質(zhì)量 為m，電阻不計(jì)，桿長(zhǎng)為 L（發(fā)電式） 桿ab質(zhì)量為 桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，拉力學(xué)觀點(diǎn)點(diǎn)量觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)BLvERBIL運(yùn)動(dòng)：v時(shí)，F(xiàn) 持靜止BLv，安培力RB2L2v，做減速Ra ，當(dāng) v 00，a 0，桿保也動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能:1 2Q mv02變減速運(yùn)動(dòng)，最終靜止S閉

3、合，ab桿受安培力L BLEBLEF ，此時(shí)aR 桿ab速度v BLv F E感IBILE時(shí),且vmmR感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 安培力 加速度a v最大，F(xiàn)R五 b2l2，當(dāng)BLIREBL電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能. 1 2W 電一mVm2變加速運(yùn)動(dòng)，最終勻直開(kāi)始時(shí)a ，桿abm速度v 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E BLv I 安培 力F安 BIL 由F F安 ma知a ， 當(dāng)a 0時(shí)，v最大，F(xiàn)Rvm2 2B LF做的功中的一部分轉(zhuǎn)化為 桿的動(dòng)能，一部分產(chǎn)熱：Wf Q - mv；2變加速運(yùn)動(dòng)，最終勻直<2>單棒模型變形類(lèi) 型“發(fā)電式”有摩擦“發(fā)電式”斜軌變形示 丿受、 圖& /f已 知 量棒ab長(zhǎng)L,質(zhì)量m,電

4、阻R;導(dǎo)軌 不光滑且水平，電阻不計(jì)棒ab長(zhǎng)L,質(zhì)量m,電阻R;導(dǎo)軌光 滑，電阻不計(jì)過(guò) 程 分 析導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為 V時(shí)， 電動(dòng)勢(shì)E= Blv ;安培力為阻力，并隨速度增大而增大Fb BIlVR加速度隨速度增大而減小a F Fbmg F B2l2v gmm mR(1) V=0時(shí),有最大加速度a F mg dmm(2) a=0時(shí),有最大速度(Fmg)RVmB2l2棒ab釋放后下滑，此時(shí)加速度 a= gsin，棒ab速度vT感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E =BLv 電流1=卡安培力 F= BIL T-加速度 a J,當(dāng)安培力 F = mg sin 時(shí)，a= 0, v 最大，最后勻速 運(yùn)動(dòng)能 量 轉(zhuǎn) 化1 2

5、Fs QemgS mvm2克服安培力做功，把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi) 能運(yùn) 動(dòng) 形 式變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)最 終 狀 態(tài)勻速運(yùn)動(dòng)(Fmg)RvB2l2勻速運(yùn)動(dòng)mgRsi nvmb2l2、“雙棒”模型等間距水平光滑導(dǎo)軌 無(wú)水平外力不等間距水平光滑導(dǎo)軌無(wú)水平外力等間距水平光滑導(dǎo)軌 受水平外力豎直導(dǎo)軌f fFX XX XX X2終 態(tài) 分 析兩導(dǎo)體棒以相同的速度 做勻速運(yùn)動(dòng) 若兩桿m, r, L全相同,末速度為Vo"2兩導(dǎo)體棒以不同的速度 做勻速運(yùn)動(dòng) 若兩桿m，r全相同，ll 212末速度為 V22W兩導(dǎo)體棒以不同的速 度做加速度相同的勻 加速運(yùn)動(dòng)兩導(dǎo)體棒以相同的 速度做加速度相同 的勻加速運(yùn)動(dòng)速

6、 度 圖 象pji2.2解 題 策 略動(dòng)量守恒定律，能量守 恒定律及電磁學(xué)、運(yùn)動(dòng) 學(xué)知識(shí)動(dòng)量定理，能量守恒定 律及電磁學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知 識(shí)動(dòng)量定理，能量守恒定 律及電磁學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知 識(shí)動(dòng)量定理，能量守恒 定律及電磁學(xué)、運(yùn)動(dòng) 學(xué)知識(shí)等間距水平不光滑導(dǎo)軌；受水平外力速 度 圖 象fl”F >2fF 2f“電容”式單棒模型電容放電型電容無(wú)外力充電型電容有外力充電型示意圖力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源；電 容器被充電Uc漸大，阻礙 電流。當(dāng) Blv=Uc 時(shí)，1=0,F安=0,棒勻速運(yùn)動(dòng)。電容器放電，相當(dāng)于 電源；導(dǎo)體棒受安培力而 運(yùn)動(dòng)。電容器放電時(shí)，導(dǎo)體 棒在安培力作用下開(kāi)始運(yùn) 動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生阻礙放電的 反電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致電流減小， 直至電流為零，此時(shí)Uc=Blv導(dǎo)體為發(fā)電邊；電容器被 充電。(1)導(dǎo)體棒做初速度為零 勻加速運(yùn)動(dòng)：a Fa m B2|2C回路中的電流恒定：2 CJ 叱 CBlat tt(3)導(dǎo)體棒受安培力恒定:FB CB2|2a(4)導(dǎo)體棒克服安培力做 的功等于電容器儲(chǔ)存的電 能：1 2 W -C Blv圖像觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)此時(shí)電容