導(dǎo)體棒在磁場中運動問題

1、導(dǎo)體棒在磁場中運動問題勢相當(dāng)于電源，b為電源正極。當(dāng)ab棒速度為v時，其產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=BLvo【問題概述】導(dǎo)體棒問題不純屬電磁學(xué)問題，它常涉及到力學(xué)和熱學(xué)。往往一道試題包含多個知識點的綜合應(yīng)用，處理這類問題必須熟練掌握相關(guān)的知識和規(guī)律，還要求有較高的分析能力、邏輯推斷能力，以及綜合運用知識解決問題的能力等。導(dǎo)體棒問題既是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，又是高考的重點和熱點問題。1.通電導(dǎo)體棒在磁場中運動：通電導(dǎo)體棒在磁場中，只要導(dǎo)體棒與磁場不平行，磁場對導(dǎo)體棒就有安培力的作用，其安培力的方向可以用左手定則來判斷，大小可運用公式F=BILsin0來計算，若導(dǎo)體棒所在處的磁感應(yīng)強度不是恒定的，一般將其

2、分成若干小段，先求每段所受的力再求它們的矢量和。由于安培力具有力的共性，可以在空間和時間上進行積累，可以使物體產(chǎn)生加速度，可以和其它力相平衡?！净灸Ｐ汀?ab棒的受力及運動情況：棒ab在恒力F作用下向右加速運動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并形成感應(yīng)電流，電流方向由a-b,從而使ab棒受到向左的安培力F安,對ab棒進行受力分析如圖2所示：豎直方向：重力G和支持力N平衡。B212V水平方向：向左的安培力F安為運動的阻力R隨v的增大而增大。F安Nt說明基本圖v-1能量導(dǎo)體棒以初速度Vo向右開始運動，定值電阻為R,其它電阻不計。1XXXK*M/翼/NxmxxKTxXX同F(xiàn)動能一焦耳熱導(dǎo)體棒受1可右

3、的恒力F從靜止開始向右運動，定值電阻為R,其它電阻不計。真置X嵐冥JMMMXXT尸外力機械能一動能+焦耳熱導(dǎo)體棒1以初速度vo向右開始運動，兩棒電阻分別為Ri和R,質(zhì)量分別為m1和m2,其它電阻不計。.二.*KK翼M算2xxx厚XMK*XX1HX動能1變化一動能2變化+焦耳熱導(dǎo)體棒1受恒力F從靜止開始向右運動，兩棒電阻分別為Ri和R,質(zhì)量分別為m1和m2,其它電阻不計。XX3KXK星；*外力機械能一動能1+動能2+焦耳執(zhí)八、B2L2v一ab棒受到的合外力F合=5隨速度v的增大而減小。Rab棒運動過程動態(tài)分析如下：隨ab棒速度vT一感應(yīng)電動勢ET一感應(yīng)電流如圖1所示，在豎直向下磁感強度為B的勻強

4、磁場中，有兩根水平放置相距為L且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD,導(dǎo)軌AC端連接一阻值為R的電阻，一根垂直壬導(dǎo)軌放洋的帆_棒ab,質(zhì)量為m,不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦。若用恒力F水平向右拉棒運動.電路特點：金屬棒ab切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動AB圖1一安培力F安=812fF合(=F-F安)J-ab棒運動的加速度aj,當(dāng)合外力加速度a減小到零，速度v達到最大vmax,最后以vmax勻速運動。.ab棒的加速度、速度，R上的電功率何時最大？_22B2L2vab棒受到的合外力F合=F-R剛開始運動時，ab棒初速度v=0,由知：此時合外力最大，加速度最大,運動過程中，ab棒先做加速度減小的加速運動

5、，當(dāng)加速度減小到零，即:F-BL2Vm歐=0時，速度達到最大，最大速度vmax=FRRB2L2ab棒的速度最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，電路中感應(yīng)電流最大,f2r予取大,Pmax=22BLF合減小到零時,amax=。mR上消耗的電功(4).ab棒運動過程中，能量轉(zhuǎn)化情況：穩(wěn)定前，棒ab做加速度減小的加速運動，恒力F做的功一部分用于克服安培力做功轉(zhuǎn)化成電能，這部分電能在電流通過電阻R時以焦耳熱的形式放出，另一部分用來增加棒的動能。穩(wěn)定后，ab棒勻速運動，恒力F做的功全部轉(zhuǎn)化為電路的電能，最后通過電阻abR以焦耳熱的形式放出。R例O如圖所示在傾角為300的光滑斜面上垂直放置一根長為L,質(zhì)量為m,的

6、通電直導(dǎo)體棒，棒內(nèi)電流方向垂直紙面向外，電流大小為I,以水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系，若所加磁場限定在xoy平面內(nèi)，試確定以下三種情況下磁場的磁感應(yīng)強度B。若要求所加的勻強磁場對導(dǎo)體棒的安培力方向水平向左，使導(dǎo)體棒在斜面上保持靜止。若使導(dǎo)體棒在斜面上靜止，求磁感應(yīng)強度B的最小值。試確定能使導(dǎo)體棒在斜面上保持靜止的勻強磁場的所有可能方向。R拓展13物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時，親手做過許多實驗。如圖所示的就是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實驗。它的現(xiàn)象是：如果載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一個極，磁鐵就會圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)；反之，載流導(dǎo)線也會圍繞單獨的某一磁極旋轉(zhuǎn)，這一裝置實際上就是最早的電動機。

7、圖中的a是可動磁鐵（上端為N極），b是固定導(dǎo)線，c是可動導(dǎo)線，d是固定磁鐵（上端為N極），圖中黑色部分表示汞，下部接在電源上，則從上向下俯視時a、c的旋轉(zhuǎn)情況是（）A.a順時針，c順時針B.a逆時針，c逆時針C.a逆時針，c順時針D.a順時針，c逆時針R拓展23質(zhì)量為m,長為L的金屬棒MN,通過柔軟金屬絲掛于a、b兩點，ab點間電壓為U,電容為C的電容器與a、b相連，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場B中，接通S,電容器瞬間放電后又斷開S,試求MN能擺起的最大高度是多少？2 .導(dǎo)體棒在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：導(dǎo)體棒在磁場中運動時，通常由于導(dǎo)體棒切割磁感應(yīng)線而產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，如果電路閉合將在

8、該閉合電路中形成一定強度的感應(yīng)電流，將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能，該過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小遵循法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blvsin0,方向滿足右手定則。由于導(dǎo)體棒的運動形式不一，此類問題通常分成平動和轉(zhuǎn)動兩大類，在平動中還可分為雙棒運動和導(dǎo)體棒的漸變運動等情況?！酒絼忧懈睢刻幵诖艌鲋械膶?dǎo)體棒由于受到外力的作用而沿某一方向運動，外力必然要克服安培力做功，將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能。R例33如圖所示兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為l=0.2m,在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5的電阻，在x0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感應(yīng)強度為B=0.5T。一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放在導(dǎo)軌

9、上，并以v=2m/s的初速度進入磁場，在安培力和一個垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速運動，加速度大小恒為a=2m/s2,方向與初速度方向相反。設(shè)導(dǎo)軌與金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好。求：電流為零時金屬棒所處的位置？電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和方向？保持其它條件不變，而初速V0取不同的值，求開始時F的方向與初速V0取值的關(guān)系？R例21電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如右圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為2.0g的彈體（包括金屬桿EF的質(zhì)量）加速到6km/s,若這種裝置的軌道寬為2m,長為100m,軌道摩擦不計，求軌道間所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度為多大，磁場力的最大

10、功率是多少?b4R拓展33近期科學(xué)中文版的文章介紹了一種新技術(shù)一一航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理太空垃圾”等。從1967年至1999年的17次試驗中，飛纜系統(tǒng)試驗已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來解釋。圖為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P、Q的質(zhì)量分別為mp、mo,柔性金屬纜索長為I,外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道作圓周運動，運動過程中Q距地面高為ho設(shè)纜索總保持指向地心，P的速度為Vpo已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g。飛纜系統(tǒng)在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應(yīng)強

11、度大小為B,方向垂直于紙面向外。設(shè)纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高？此問中可認為纜索各處的速度均近似等于Vp,求P、Q兩端的電勢差？設(shè)纜索的電阻為R1,如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應(yīng)的電阻為R2,求纜索所受的安培力多大？求纜索對Q的拉力Fq?擦，框架上方串接一個定值電阻運動情況？R,不計導(dǎo)軌電阻，試分析松手后金屬棒在磁場中的【導(dǎo)體棒的漸變運動】導(dǎo)體棒在切割磁感線運動時，由于有能量的轉(zhuǎn)化，其運動速度可能會發(fā)生相應(yīng)的變化，致使其切割時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也隨之而變，此時由于安培力發(fā)生變化使物體處于一種漸變運動狀態(tài)。R例43如圖所示兩根豎直放在絕緣地面上的金屬框架寬為1,磁

12、感應(yīng)強度為B的勻強磁場與框架平面垂直，一質(zhì)量為m阻值為r的金屬棒放在框架上，金屬棒接觸良好且無摩【雙導(dǎo)體棒的切割運動】對于雙導(dǎo)體棒運動的問題，通常是兩棒與導(dǎo)軌構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)其中的一棒在外力作用下獲得一定速度時必然在磁場中切割磁感線在該閉合電路中形成一定的感應(yīng)電流，另一根導(dǎo)體棒在磁場中通電時就在安培力的作用下開始運動，一旦運動起來也將切割磁感線產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，對原來電流的變化起阻礙作用。R例53兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為1,導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路，如圖所示，兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計，

13、在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B,設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行，開始時棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度V0,若兩導(dǎo)體棒在運動中始終不接觸，求:在運動中產(chǎn)生的焦耳熱量是多少。當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時，cd棒的加速度是多少？R拓展43如圖所示兩根豎直放在絕緣地面上的金屬框架寬為1,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與框架平面垂直，一質(zhì)量為m的金屬棒放在框架上，金屬棒接觸良好且無摩擦，框架上方串接一個電容為C的電容器，開始時不帶電，現(xiàn)將金屬棒從離地高為h處無初速釋放，求棒落地的時間t是多少？11XXXXXXXXXR拓展51圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一

14、豎直面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的平面（紙面）向里。導(dǎo)軌的a1b段與a2b2段是豎直的，距離為1i；c1d1段與c2d2段也是豎直的，距離為l2。X1y1與X2y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細桿，質(zhì)量分別為m1和m2,它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R。F為作用于金屬桿小力上的豎直向的功率的大小和回路電阻上的熱功率。上的恒力。已知兩桿運動到圖示位置時，已勻速向上運動，求此時作用于兩桿的重力【導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割】導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動切割磁感線時，由于各點切割的線速度不同，不能直接用E=Blvsin0來計算，然導(dǎo)體棒繞

15、定軸轉(zhuǎn)動時依v=r3可知各點的線速度隨半徑按線性規(guī)律變化，因此通常用中點的線速度來替代，即v=R/2,則E=R例61如圖所示，半徑為l粗細均勻的金屬圓環(huán)，其阻值為R處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，另有一長度為1,電阻為R/4的金屬棒OA可繞O軸在磁場中以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中金屬棒的A端與金屬圓環(huán)接觸良好，一阻值為R/2的定值電阻分別與桿的O端和金屬圓環(huán)邊緣C連接，求電路中總電流的變化范圍？X3 .練習(xí)與訓(xùn)練1.兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為1。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路，如圖所示。兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,電阻皆為R,回路中其余

16、部分的電阻可不計。在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)弓雖度為Bo設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行，開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度vo0若兩導(dǎo)體棒在運動中始終不接觸，求：在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時，cd棒的加速度是多少？R拓展21金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行，間距為在方向垂直于紙面向上的勻強磁場B中,始終與PQ導(dǎo)軌接觸，棒以A為軸緊靠著的其余電阻均不計，試求此過程中通過電阻l,導(dǎo)軌左端接有一定值電阻R,整個裝置處另有一長為2l的金屬AC垂直于導(dǎo)軌，A端MN導(dǎo)軌沿順時針方向轉(zhuǎn)動900,若除R以外R的電量是多少？2.如圖所示，光滑導(dǎo)軌EF

17、、GH等高平行放置，EG間寬度為FH間寬度的3倍，導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻強磁場中，左側(cè)呈弧形升高。ab、cd是質(zhì)量均為m的金屬棒,現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑，設(shè)導(dǎo)軌足夠長。試求：ab、cd棒的最終速度；全過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱。FAMl我3.B=0.50T的勻強磁場與導(dǎo)軌所l=0.20m,兩根質(zhì)量均為滑動過程中與導(dǎo)軌保持垂直，兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感強度在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計。導(dǎo)軌間的距離m=0.10kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動,每根金屬桿的電阻為R=0.50Q在t=0時刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為0

18、.20N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動。經(jīng)過t=5.0s,金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2,求此時兩金屬桿的速度各為多少？一股4.如圖所示，豎直放置的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌，置于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場中，兩根質(zhì)量相同的導(dǎo)體棒a和b,與導(dǎo)軌緊密接觸且可自由滑動。先固定a,釋放b,當(dāng)b參考答案：R例13欲使通電導(dǎo)體棒受安培力水平向左，且棒在重力、安培力和斜面的支持力作用的速度達到10m/s時，再釋放a,經(jīng)過1s后，a的速度達到12m/s。求:此時b的速度大小是多少？若導(dǎo)軌很長,a、b棒最后的運動狀態(tài)。耳177F卜平衡。即：tan300=BIL/mg,故磁場方向豎直向上，大小

19、為B3mg3IL磁感應(yīng)強度B最小時，安培力和重力的一個分力相平衡，滿足mgsin300=B1IL,故磁場方向垂直斜面向上，大小為Bi=mg/(2IL)棒在重力、安培力和支持力作用下平衡，而重力G和彈力N方向如圖所示，欲使導(dǎo)體棒在斜面上保持靜止，所施磁場力的方向N八y的應(yīng)在圖中兩虛線所夾區(qū)域才能使其所受合外力為零，即B與x軸正方間的夾角為001500。R拓展13由電源的正負極可知對場中受安培力作用逆時針轉(zhuǎn)，b而言電流豎直向上，對c是向下的,是a在b的磁c在d的磁場中受安培力的作用而順時針轉(zhuǎn)，故應(yīng)選C答案。R例21通電導(dǎo)體棒在磁場中受安培力的作用而對彈體加速，依功能關(guān)系原理可得BILS=mv2/2

20、,又功率滿足P=FV,當(dāng)速度最大時其功率也最大，即E=BILVn,代入數(shù)值可得B=18T和Pm=2.16X60。R拓展23電容器C對導(dǎo)體棒MN放電，由于MN處在磁場中必然在安培力的作用下開始擺動。設(shè)放電時間為t,導(dǎo)體棒能擺起的最大高度為h,則有：BILt=mv和mv2/2=mgh,又電容器所容納的電荷量為Q=CU=It,聯(lián)立解得h=B2C2U2L2/(2m2g)。R例33導(dǎo)體棒在外力作用下切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生電動勢E=Blv,由閉合電路歐姆定律得I=日R,故當(dāng)I=0時v=0,又棒做勻變速直線運動因此滿足x=Vo2/2a,于是可解得x=1m。 因棒勻減速運動，故初速最大，此時電流在最大Im=Blv

21、m/R,因此安培力為F安=BIml/2,代入數(shù)據(jù)得F安=0.02N。又根據(jù)運動的對稱性可知，電流為最大值的一半時棒可能向左運動，也有可能向右運動。當(dāng)棒向右運動時F+F安=ma,得F=0.18N,方向與x軸相反；當(dāng)棒向左運動時F-F安=ma,得F=0.22N,方向與x軸相反。 開始時F安=BIml=Bo/R,且F+F安=ma,故F=maB2l2vo/R,因此當(dāng)vo0方向與x軸相反；當(dāng)vo10m/s時，F(xiàn)o 又纜索通過周圍的電離層放電形成電流，依閉合電路歐姆定律得I=E/(R+R2)=Bkp/(R+R0;安培力大小為Fa=BIl=B2l2vp/(R+RQ,且它所受安培力的方向與纜索垂直與其速度方向

22、相反。 設(shè)Q的速度設(shè)為VQ,由P、Q繞地做圓周運動角速度相同得vp/vQ=(R+h+l)/(R+h),又Q受地球引力和纜索拉力Fq作用提供其圓周運動的向心力，故滿足GMmQ/(R+h)2-Fq.gR2(Rh)V2=mQVQ/(R+h),聯(lián)立黃金代換式gGR解得FqmQ(Rh)2(Rhl)2R例41松手后，金屬棒在重力的作用下開始做自由落體運動，而物體一旦運動起來，棒就有切割磁感應(yīng)線的速度，于是在U型框架中將形成逆時針方向的感應(yīng)電流，此時導(dǎo)體棒又成了一段通電直導(dǎo)線，必然受到一個豎直向上的安培力作用，因此導(dǎo)體棒將在重力和安培力的共同作用下在豎直面內(nèi)做變加速運動。設(shè)經(jīng)t時間導(dǎo)體棒達到速度v,此時導(dǎo)體

23、棒白加速度為a,則由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv,依閉合電路歐姆定律得I=曰(R+r),于是導(dǎo)體棒所受的安培力為F=BIl,依牛頓第二定律可得mg-BIl=ma聯(lián)立諸式可“i得a=g-B2l2v/mo觀察a隨v變化的關(guān)系式不難發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)體棒做的是一種加速度逐漸減小的加度運動，當(dāng)速度為0時，棒的加速度達最大值g,當(dāng)棒的加速度為0時，棒有最大速度vm=mg/B2l2,整個運動過程中導(dǎo)體棒的v-t曲線如圖所示。R拓展41棒在磁場中下落時，必然要切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，又由于電容器可以容納電荷，因此在回路中就要形成一個充電電流，使棒受到一個豎直向上的安培力的作用。設(shè)在時間用內(nèi)，棒的速度增加了

24、加，棒的平均加速度為a,則有BlM,/Q=C上,依電流強度白定義可得i=想/用=CBl加/*=CBla,于是導(dǎo)體棒所受的安培力為F=Bil=B2l2Ca,由牛頓第二定律可得mg-F=ma,整理上述各式得a=mg/(m+B2l2C),由a的表達式不難發(fā)現(xiàn)棒的下落過程是一種勻加速直線運動，于是2h2h(mB2L2C)tamgR例53(1)選擇兩棒作為研究對象，從初始至兩棒達到速度相同的過程中，系統(tǒng)不受外力，總動量守恒mvo=2mv,而且系統(tǒng)損失的動能全部用于生熱，依能的轉(zhuǎn)化和守恒律得該過程中產(chǎn)生的總熱量q=mvo2/2-(2mv2)/2,即Q=mvo2/4。(2)設(shè)ab速度3vo/4時，cd棒的速

25、度為v,則由動量守恒可知mvo=m(vo/4)+mv,此時回路中的感應(yīng)電動勢為E=Bl(3vo/4-v),感應(yīng)電流為I=曰2R,此時cd棒所受的安培力F=BIl于是cd棒的加速度為a=F/m聯(lián)立可得a=B212Vo/4mR。R拓展53設(shè)桿向上運動的速度為v,因桿的運動，兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積減少，從而磁通量也減少。由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動勢的大小為E=B(l2-l1)v,回路中的電流I=曰R且電流沿順時針方向。兩金屬桿都要受到安培力作用，作用于桿x1y1的安培力為F1=Bl1I方向向上，作用于桿x2y2的安培力F1=Bl2I方向向下。當(dāng)桿勻速運動時由牛頓第二定律得F-m1g-

26、m2g+F1-F2=0,解得IFBm1：2)。和Vm22gR,于是重力的功率的大小為P=(m1+m2)gv,電阻上的熱功率為Q=I2R。B(l2l1)聯(lián)立解得P需岑mm2)gR和Qm早2R。(21)2IR例61導(dǎo)體棒OA在磁場中勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bl(co/2)通過金屬圓環(huán)對外電阻供電，且電流在外電路中順時針循環(huán)。當(dāng)棒轉(zhuǎn)到C點時，金屬圓環(huán)被短路，外電阻最小Rmin=R/2,此時加路中的電流最大；當(dāng)棒轉(zhuǎn)到CO的線長線上時，金屬圓環(huán)被一分為二，外電阻最大Rmax=3R/4,此時外電路中的電流最小，依全電路歐姆定律可_.22得電路中總電流白變化范圍是*I鼻。R拓展61導(dǎo)體棒在磁

27、場中繞點A沿順時針方向轉(zhuǎn)動900的過程中，其有效切割長度l在不斷的變化，將產(chǎn)生一個變化的電流對電阻R供電。由法拉第電磁感應(yīng)定律得電動勢為E=BlV,在閉路形成的電流為I/。當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到圖中的D點時將使電路斷開，雖切割磁感應(yīng)線但不對R供電。設(shè)棒由AC轉(zhuǎn)到AB所用的時間為t通過R的電量為Q,則有一般關(guān)系式Q號Vt下，代入解得Q萬-IR2【練習(xí)與訓(xùn)練】1. ab棒向cd棒運動時，兩棒和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路面積變小，磁通量變小，于是產(chǎn)生感應(yīng)電流。ab棒受到與其運動方向相反的安培力而做減速運動,cd棒則在安培力的作用下向右做加速運動。只要ab棒的速度大于cd棒的速度，回路總有感應(yīng)電流，ab棒繼續(xù)減速，cd棒繼續(xù)加速，直到兩棒速度相同后，回路面積保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩過時間t,分別以a和b為研究對象，根據(jù)動量定理，則有：(mg+F)t=mva、(mg-F)t=mvb-mv0代入數(shù)據(jù)可解得：vb=18m/s。(2)在a、b棒向下運動白過程中，a棒產(chǎn)生的加速度ai=g+F/m,b棒產(chǎn)生的加速度a2=g-F/mo當(dāng)a棒的速度與b棒接近時，閉合回路中的逐漸減小，感應(yīng)電流也逐漸減小，則安培力也逐漸減小。最后，兩棒以共同的速度向下做加速度為g的勻加速運動。棒以相同的速度v做勻速運動。(1)從開始到兩棒達到相同速度v的過程中，兩棒