電磁感應(yīng)-單棒模型

電磁感應(yīng)中的動力學和能量問題

——單棒模型電磁感應(yīng)中的導(dǎo)軌問題能量轉(zhuǎn)化運動情況分析動力學觀點動量觀點能量觀點牛頓定律平衡條件動量定理動量守恒功能關(guān)系能量守恒電學問題力學問題楞次定律、右手定則能量守恒電動式發(fā)電式阻尼式v0F一、單棒模型運動特點功能關(guān)系放電式無外力充電式Fv0有外力充電式lFRab例1：定值電阻R，導(dǎo)體棒ab電阻r，水平光滑導(dǎo)軌間距l(xiāng)，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，

ab棒質(zhì)量為m，開始靜止，當受到一個向右恒力F的作用。rB1、試分析ab棒的運動情況？加速度a減小的加速運動發(fā)電式單棒FRabr2、若ab向右運動位移為x時，速度達到最大值，這一過程中通過回路某一橫截面的電量為多少？R上產(chǎn)生的焦耳熱又為多少？發(fā)電式單棒3、其他條件不變，ab棒質(zhì)量為m，開始時靜止，當受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不變，則：①、ab將如何運動？②、ab的最大速度是多少？這時ab兩端的電壓為多少？F減小，F(xiàn)安增加，做加速度a減小的加速運動

vRabr→F③、若ab向右運動時間為t時，速度達到最大值，這一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱又為多少？

vRabr→F5．幾種變化(3)拉力變化(4)導(dǎo)軌面變化（豎直或傾斜）(1)電路變化(2)磁場方向變化

F加沿斜面恒力通過定滑輪掛一重物

FF

BF若勻加速拉桿則F大小恒定嗎？加一開關(guān)發(fā)電式單棒Kab例、若從金屬導(dǎo)體ab從靜止下落，磁場區(qū)域足夠大，經(jīng)過一段時間接通電鍵K。ab棒以后的運動情況有幾種可能？試用v-t圖象描述。解析：因為導(dǎo)體棒ab自由下落的時間t沒有確定，所以電鍵K閉合瞬間ab的速度無法確定，使得ab棒受到的瞬時安培力F與G大小無法比較，因此存在以下可能：（1）若安培力F<G：則ab棒先做變加速運動，再做勻速直線運動（2）若安培力F>G：則ab棒先做變減速運動，再做勻速直線運動（3）若安培力F=G：則ab棒始終做勻速直線運動KabmgF例1：定值電阻R，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m，電阻r，水平光滑導(dǎo)軌間距l(xiāng)，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B。給棒一瞬時沖量，使棒以初速度V0水平?jīng)_出。b

v0Rar1、阻尼式單棒(熱身訓(xùn)練）（1）試分析棒的運動情況（2）若已知了棒整個過程中的位移x,還能得出那些物理量？例、如圖所示，豎直平面內(nèi)的平行導(dǎo)軌，間距l(xiāng)=20cm，金屬導(dǎo)體ab可以在導(dǎo)軌上無摩檫的向下滑動，金屬導(dǎo)體ab的質(zhì)量為0.2g，電阻為0.4Ω，導(dǎo)軌電阻不計，水平方向的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.1T，當金屬導(dǎo)體ab從靜止自由下落0.8s時，突然接通電鍵K。（設(shè)導(dǎo)軌足夠長，g取10m/s2）求：（1）電鍵K接通前后，金屬導(dǎo)體ab的運動情況（2）金屬導(dǎo)體ab棒的最大速度和最終速度的大小。KabVm=8m/sV終=2m/s若從金屬導(dǎo)體ab從靜止下