磁場中導體棒的力學問題電路能量

1、磁場中導體棒的力學問題電路能量第1頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五4.如圖甲所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.2m，電阻R=1.0；有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強電場中，磁場方向垂直軌道面向下.現(xiàn)有一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示，求桿的質(zhì)量m和加速度a?第2頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五1.電磁感應現(xiàn)象的實質(zhì)是不同形式能量轉(zhuǎn)化的過程。產(chǎn)生和維持感應電流的存在的過程就是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為感應電流電能的

2、過程。2.安培力做正功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量的過程,安培力做多少正功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量3.安培力做負功的過程是其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能的過程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能.4.導體在達到穩(wěn)定狀態(tài)之前，外力移動導體所做的功，一部分用于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應電流的電能或最后轉(zhuǎn)化為焦耳熱.，另一部分用于增加導體的動能。5.導體在達到穩(wěn)定狀態(tài)之后，外力移動導體所做的功，全部用于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應電流的電能并最后轉(zhuǎn)化為焦耳熱.6.用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點解決電磁感應問題,只需要從全過程考慮,不涉及電流產(chǎn)生過程的具體的細節(jié),可以使計算方便,解題簡

3、便.第3頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五1.有一個矩形線圈A在豎直平面內(nèi)，從靜止開始下落，如圖所示，磁場B方向水平且垂直于線圈所在平面，當線圈的下邊進入磁場而上邊尚未進入勻強磁場B的過程中，線圈A不可能作： ( ) A、勻速下落 B、加速下落 C、減速下落 D、勻減速下落AB第4頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五2.電阻為R的矩形導線框abcd，邊長ab=1、ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？第5頁，共27頁，2022年，

4、5月20日，10點8分，星期五3.在豎直高度為h=1m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感應強度B=1T、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場。正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1、邊長L=1m，線框平面與豎直平面平行，靜止在“”的位置時，cd邊與磁場下邊緣相距為H。當用一豎直向上的恒力F=21N向上提線框，線框由靜止的“” 位置，向上穿過磁場區(qū)，最后到達”“位置(ab邊恰好出磁場)。線框平面在運動中保持在豎直平面內(nèi)，設cd邊剛進入磁場時，線框恰好做勻速運動。(g取10m/s2)求：(1)線框進入磁場前的高度H是多少？(2)上述整個過程中，恒力F做的功是多少？ 線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？abhH

5、cdLFF第6頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五4.如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細桿掛在固定點O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回擺動的過程穿過水平方向的勻強磁場區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點摩擦和空氣阻力不計，則( )A.線框進入或離開磁場區(qū)域時，都產(chǎn)生感 應電流，而且電流的方向相反B.線框進入磁場區(qū)域后，越靠近OO線時 速度越大，因而產(chǎn)生的感應電流也越大C.線框開始擺動后，擺角會越來越小，擺 角小到某一值后將不再減小D.線框擺動過程中，機械能完全轉(zhuǎn)化為線 框電路中的電能第7頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五電磁感應定律的

6、綜合應用第8頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五兩金屬桿ab和cd長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，Mm。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置，如圖所示，整個裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B。若金屬桿正好勻速向下運動，求運動的速度。 第9頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五2.如圖，光滑的平行導軌相距L，導軌平面與水平面成q角，電源電動勢為e內(nèi)阻為r，導軌及連線的電阻不計。磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面斜向下。將一根質(zhì)量為m，電阻為

7、R的直導線ab，沿水平方向跨放在平行導軌上，設導軌足夠長。求：ab由靜止釋放后， 最終在導軌上滑行的速度 為多大？qBaberq第10頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五3如圖所示，兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間距為L。導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路。兩根導體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計。在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B。 該兩導體棒可沿導軌無摩擦地滑行。開始時， 棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度V0， 若兩導體棒在運動中始終不接觸，求： 1、在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？2

8、、當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時， cd棒的加速度是多少？abcdLBV0第11頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五變形1讓導體棒a從h高處滑下獲得初速度habB第12頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五變形若ab和cd的軌道不同寬，如Lab=Lcd/2，且mabmcd求，兩棒的穩(wěn)定速度abcdV0第13頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五拓展如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩平行豎直金屬導軌寬度分別為L1和L2，導體棒a和b都垂直于導軌，并用絕緣輕線相連，它們與導軌光滑接觸。 已知：兩桿和導軌構(gòu)成的回路總電阻為R。 F為作用于a上的恒力，

9、兩棒運動到圖示位置時，已勻速向上運動。 求：此時作用于兩桿的重力的功率大小和回路電阻上的熱功率。abL2L1F第14頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五拓展兩根平行的金屬導軌,固定在同一水平面上,磁感應強度B=0.5T的勻強磁場與導軌平面垂直,導軌的電阻可忽略,導軌間的距離L=0.20m.兩根質(zhì)量均為m=0.10kg的平行金屬桿甲、乙可在導軌上無摩擦地滑動,滑動過程中與導軌保持垂直,每根金屬桿的電阻均為R=0.50,在t=0時刻,兩桿都處于靜止狀態(tài).現(xiàn)有一與導軌平行、大小為0.20N的恒力F作用于金屬桿甲上,使金屬桿在 導軌上滑動,經(jīng)過t=5.0s, 金屬桿甲的加速度為 a

10、=1.37m/s2,問此時兩 金屬桿的速度各為多少？ 甲乙BF第15頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五如圖所示，平行的光滑金屬導軌EF和GH相距，處于同一豎直平面內(nèi)，EG間接有阻值主R的電阻，輕質(zhì)金屬桿ab長為2l，緊貼導軌豎直放置，離b端l/2處固定有質(zhì)量為m的球。整個裝置處于磁感應強度為B并與導軌平面垂直的勻強磁場中，當ab桿由靜止開始緊貼繞b端向右倒下至水平位置時，球的速度為v。若導軌足夠長，導軌及金屬桿電阻不計，試求在此過程中：(1)通過R的電量(2)R中的最大電流強度REFFHabm第16頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五如圖所示，兩個電阻

11、器的阻值分別為R與2R，其余電阻不計.電容器電容量為C.勻強磁場磁感應強度的大小為B，方向垂直紙面向里.金屬棒ab、cd的長度均為L.當棒ab以速度v向左切割磁感線運動，金屬棒cd以速度2v向右切割磁感線運動時，電容C的電量為多大?哪一個極板帶正電?第17頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五、如圖示，光滑的平行導軌P、Q間距l(xiāng) =1m，處在同一豎直面內(nèi)，導軌的左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的電容器兩極板相距d=10mm，定值電阻R1= R3 = 8， R2=2,導軌的電阻不計。磁感強度B=0.4T的勻強磁場垂直穿過導軌面。當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動（開關(guān)S斷開）時

12、，電容器兩極板之間質(zhì)量m=110-14 kg、帶電量q= - 1 10-15 C的微粒恰好靜止不動；當S閉合時，微粒以加速度a=7m/s2 向下做勻加速運動，取g=10 m/s2 。求 （1）金屬棒ab運動的速度多大？電阻多大？ （2）S閉合后，使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率多大？R3R1R2SCv0a bPQ第18頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五 如圖所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度B=0.20T，OCA金屬導軌與OA金屬直導軌分別在O點和A點接一阻值為R1 =3.0和R2=6.0 體積可忽略的定值電阻，導軌OCA的曲線方程為 y=1.0sin(/3 x

13、) （m),金屬棒ab平行于y 軸， 長為1.5m，以速度 v=5.0 m/s 水平向右勻速運動（b點始終在Ox軸上），設金屬棒與導軌接觸良好，摩擦不計，電路中除了電阻R1和R2外，其余電阻均不計，求：（1）金屬棒在導軌上運動時R1的最大功率（2）金屬棒在導軌上從x=0到x=3m的運動過程中，外力必須做的功R2R1AOCx/ my/m1.0baB3.0第19頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五電磁感應現(xiàn)象中的圖象問題第20頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五1.如圖所示，一寬40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里一邊長為20cm的正方形導線框位于紙

14、面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v20cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行取它剛進入磁場的時刻t0. 在下列圖線中，正確反映感應電流隨時間變化規(guī)律的是dcba思考:你能作出ad間電壓與時間的關(guān)系圖象嗎?第21頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五如圖所示的異形導線框，勻速穿過一勻強磁場區(qū)，導線框中的感應電流i隨時間t變化的圖象是（設導線框中電流沿abcdef為正方向）（ ）bcadef第22頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強磁場區(qū)域從BC邊進入磁場區(qū)開始計時，到A點離開磁

15、場區(qū)止的過程中，線框內(nèi)感應電流的情況(以逆時針方向為電流的正方向)是如下圖所示中的（ ）第23頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五如圖所示，邊長為L正方形導線圈，其電阻為R，現(xiàn)使線圈以恒定速度v沿x軸正方向運動，并穿過勻強磁場區(qū)域B，如果以x軸的正方向作為力的正方向，線圈從圖示位置開始運動，則（1）穿過線圈的磁通量隨x變化的圖線為哪個圖？（2）線圈中產(chǎn)生的感應電流隨x變化的圖線為哪個圖？（3）磁場對線圈的作用力F隨x變化的圖線為哪個圖？LL3LXB01 2 3 4 5 6x/L01 2 3 4 5 6x/L01 2 3 4 5 6x/L01 2 3 4 5 6x/LABCD

16、第24頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五、磁棒自遠處勻速沿圓形線圈的軸線運動，并穿過線圈向遠處而去，如圖所示，則下列圖中正確反映線圈中電流與時間關(guān)系的是（線圈中電流以圖示箭頭為正方向）0ti0ti0ti0tiABCDNS第25頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五、如圖所示豎直放置的螺線管和導線abcd構(gòu)成回路，螺線管下方水平桌面上有一導體環(huán)。當導線abcd所圍區(qū)域內(nèi)的磁場按下列哪一圖示方式變化時，導體環(huán)將受到向上的磁場力作用？adcbB0tB0tB0tB0tBABCD第26頁，共27頁，2022年，5月20日，10點8分，星期五圖中 abcd 為一邊長為L，具有質(zhì)量的剛性導線框，位于水平面內(nèi)， bc 邊中串接有電阻R，導線的電