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1、电磁感应中的动力学和能量问题 单棒模型 电磁感应中的导轨问题电磁感应中的导轨问题 能量转化能量转化 运动情况分析运动情况分析动力学观点动力学观点 动量观点动量观点 能量观点能量观点 牛顿定律牛顿定律 平衡条件平衡条件 动量定理动量定理 动量守恒动量守恒 功能关系功能关系 能量守恒能量守恒 电学问题 力学问题 楞次定律 右手定则 能量守恒 电动式电动式 发电式发电式 阻尼式阻尼式 v v0 0 F F 一 单棒模型 运动特点运动特点功能关系功能关系 放电式放电式 无外力无外力 充电式充电式 F F v v0 0 有外力有外力 充电式充电式 l F R a b 例1 定值电阻R 导体棒ab电阻r
2、水平光滑导轨 间距 l 匀强磁场磁感应强度为B ab棒质量为m 开始静止 当受到一个向右恒力F的作用 r B 1 试分析ab棒的运动情况 加速度a减小 的加速运动 发电式单棒发电式单棒 F R a b r 2 若ab向右运动位移为x时 速 度达到最大值 这一过程中通过回 路某一横截面的电量为多少 R上 产生的焦耳热又为多少 发电式单棒发电式单棒 3 其他条件不变 ab棒质量为m 开始时静止 当受到一水平向 右拉力的作用 若拉力的功率P保 持不变 则 ab将如何运动 ab的最大速度是多少 这时ab两端的电压为多少 F减小 F安增加 做加速度a减 小的加速运动 v R a b r F 若ab向右运
3、动时间为t时 速 度达到最大值 这一过程中回路产 生的焦耳热为多少 电阻R产生的 焦耳热又为多少 v R a b r F 5 5 几种变化几种变化 3 3 拉力变化拉力变化 4 4 导轨面变化 竖直或倾斜 导轨面变化 竖直或倾斜 1 1 电路变化电路变化 2 2 磁场方向变化磁场方向变化 F 加沿斜面恒力加沿斜面恒力 通过定滑轮挂通过定滑轮挂 一重物一重物 F F B B F 若匀加速拉杆则若匀加速拉杆则 F F大小恒定吗 大小恒定吗 加一开关加一开关 发电式单棒发电式单棒 K ab 例 若从金属导体ab从静止下落 磁场区域足够大 经 过一段时间接通电键K ab棒以后的运动情况有几种可 能 试
4、用v t图象描述 解析 因为导体棒ab自由下落的时间t没有确定 所以电键K闭合瞬间ab的速度无法确 定 使得ab棒受到的瞬时安培力F与G大 小无法比较 因此存在以下可能 1 若安培力F G 则ab棒先做变减速运动 再做匀速直线运动 3 若安培力F G 则ab棒始终做匀速直线运动 K ab mg F 例1 定值电阻R 导体棒ab 质量为m 电阻r 水平 光滑导轨间距 l 匀强磁场磁感应强度为B 给棒一 瞬时冲量 使棒以初速度V0水平冲出 b v0 R a r 1 1 阻尼式单棒 阻尼式单棒 热身训练 1 试分析棒的运动情况 2 若已知了棒整个过程中的位移x 还能得出那些物理 量 例 如图所示 竖
5、直平面内的平行导轨 间距l 20cm 金属 导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动 金属导体ab的质量 为0 2 g 电阻为0 4 导轨电阻不计 水平方向的匀强磁场 的磁感应强度为0 1T 当金属导体ab从静止自由下落0 8s时 突然接通电键K 设导轨足够长 g取10m s2 求 1 电键K接通前后 金属导体ab的运动情况 2 金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小 K ab Vm 8m s V终 2m s 若从金属导体ab从静止下落到接通电 键K的时间间隔为t ab棒以后的运动 情况有几种可能 试用v t图象描述 mg F 3 3 稳定稳定后的力学规律与能后的力学规律与能 量转化规律量转化规律 受力平衡 功率平衡
