高中物理電磁感應(yīng)雙桿模型

電磁感應(yīng)雙桿模型學(xué)生姓名：年級(jí)：老師：上課日期：時(shí)間：課次：電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析及思考路線導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢一感應(yīng)電流f通電導(dǎo)體受安培力f合力變化f加速度變化f速度變化一感應(yīng)電動(dòng)勢變化一…周而復(fù)始地循環(huán)，直至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)加速度為零，而導(dǎo)體通過加速達(dá)到最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)或通過減速達(dá)到穩(wěn)定速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).解決此類問題的基本思路解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”.“源”的分析一一分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；“路”的分析一一分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；“力”的分析一一分析研究對(duì)象(常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)的分析根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型.兩種狀態(tài)處理導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)，列式分析.導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——加速度不為零.處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題解決這類問題的關(guān)鍵是通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析尋找過程中的臨界狀態(tài)，如由速度、加速度求最大值或最小值的條件.基本思路注意當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)存在臨界條件時(shí)：若導(dǎo)體初速度等于臨界速度，導(dǎo)體勻速切割磁感線；若導(dǎo)體初速度大于臨界速度，導(dǎo)體先減速，后勻速運(yùn)動(dòng)；若導(dǎo)體初速度小于臨界速度，導(dǎo)體先加速，后勻速運(yùn)動(dòng).1、【平行等間距無水平外力】如圖所示，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L，導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，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(jì).在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度》0若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：在運(yùn)動(dòng)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(shí)，cd棒的加速度是多少？2、【平行不等間距無水平外力】如圖所示，光滑導(dǎo)軌EF、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(qiáng)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。3、【等間距受水平外力】兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感B=的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可不計(jì).導(dǎo)軌間的距離1=.兩根質(zhì)量均為m=的平行桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的為電阻R=Q,在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為的作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng).經(jīng)過t=,金屬桿甲的加速度a=s2,問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？4、如圖所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框?qū)扡=m框的電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，方向與框面垂直，金屬棒MN的質(zhì)量為100g電阻為1Q.現(xiàn)讓MN無初速地釋放并與框保持接觸良好的豎直下落，從釋放到達(dá)到最大速度的過程中通過棒某一橫截面的電量為2C,求此過程中回路產(chǎn)生的電能.(空氣阻力不計(jì)，g=10m/s2)答案J5、如圖所示，PQ、MN是水平面愉兩根光滑的足夠長平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L=2m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌左端與一個(gè)“12V,3W”的小燈泡連接，在導(dǎo)軌上放一根長為2m、電阻為r=4Q的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體所在空間存在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=，當(dāng)導(dǎo)體棒ab在向右的恒力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小燈泡恰能在額定功率下工作.求：導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢；導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大??；恒力F的功率大小.6、如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌寬度為d=1m,導(dǎo)軌間接有一個(gè)阻值為R=2Q的燈泡，一質(zhì)量為m=1kg的金屬棒跨接在導(dǎo)軌之上，其電阻為r=1Q,且和導(dǎo)軌始終接觸良好.整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F,使金屬棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng).求：若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=,施加的水平恒力為F=10N,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度人是多少？若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=，施加的水平力功率恒為P=6W,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2是多少？若金屬棒與導(dǎo)軌間是光滑的，施加的水平力功率恒為P=20W,經(jīng)歷t=1s的過程中燈泡產(chǎn)生的熱量

為Qr=12J,則此時(shí)金屬棒的速度v3是多少?答案(1)6m/s(2)m/s(3)2m/s4、如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=m,其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角，完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m=kg，電阻均為R=Q,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻