電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題和能量問題

1、電磁感覺中的動力學(xué)識題和能量問題電磁感覺中的動力學(xué)識題和能量問題電磁感覺中的動力學(xué)識題和能量問題自主研究：一、電磁感覺中的動力學(xué)識題1電磁感覺與動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)聯(lián)合的動向分析，分析方法是：導(dǎo)體受力運(yùn)動產(chǎn)生感覺電動勢感覺電流通電導(dǎo)線受安培力合外力變化加快度變化速度變化感覺電動勢變化循環(huán)往復(fù)地循環(huán)，直至達(dá)到堅(jiān)固狀態(tài)2分析動力學(xué)識題的步驟(1)用和、確立感覺電動勢的大小和方向(2)應(yīng)用求出電路中感覺電流的大小分析研究導(dǎo)體受力狀況，特別要注意安培力方向確實(shí)定有無摩擦力列出動力學(xué)方程或均衡方程求解3兩種狀態(tài)辦理導(dǎo)體處于均衡態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)辦理方法：依據(jù)均衡條件，列式分析導(dǎo)體處于非均衡態(tài)加快度不為

2、零辦理方法：依據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動向分析或聯(lián)合功能關(guān)系分析典例解說：例題1：以以下圖，兩平行圓滑金屬導(dǎo)軌傾斜擱置且固定，兩導(dǎo)軌間距為L，與水平面間的夾角為，導(dǎo)軌下端有垂直于軌道的擋板，上端連結(jié)一個阻值R=2r的電阻，整個裝置處在磁感覺強(qiáng)度為B、方向垂直導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場中兩根同樣的金屬棒ab、cd放在導(dǎo)軌下端，此中棒ab靠在擋板上，棒cd在沿導(dǎo)軌平面向上的拉力作用下，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上做加快度a的勻加快運(yùn)動已知每根金屬棒質(zhì)量為m、電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，棒與導(dǎo)軌素來接觸優(yōu)秀求：(1)經(jīng)多長時間棒ab對擋板的壓力變成零；(2)棒ab對擋板壓力為零時，電阻R的電功率；棒ab運(yùn)動前，拉力F隨時間t

3、的變化關(guān)系合作研究變式:1、以以下圖，兩條平行的金屬導(dǎo)軌相距L1m，金屬導(dǎo)軌的傾斜部分與水平方向的夾角為37，整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，電阻為1的半圓形金屬環(huán)MN和電阻為2的“V”形金屬框架PQ的質(zhì)量均為m0.1kg，端點(diǎn)連線MN、PQ均與導(dǎo)軌垂直且接觸優(yōu)秀，MNLPQ，半圓環(huán)置于水平導(dǎo)軌上，與水平導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.5，“V”形金屬框架置于圓滑的傾斜導(dǎo)軌上與傾斜導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)t0時讓半圓金屬環(huán)在水平外力F1的作用下由靜止開始以a1m/s2的加快度向右做勻加快直線運(yùn)動，此過程中“V”形金屬框架在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)t4s時，F(xiàn)20，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，水平導(dǎo)軌足夠長

4、，半圓環(huán)素來在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動sin370.6，cos370.8，g10m/s2.(1)求磁感覺強(qiáng)度B的大小；(2)試推導(dǎo)F2與時間t的關(guān)系；(3)求04s時間內(nèi)經(jīng)過MN的電荷量；(4)求t6s時F1的大小自主研究：二、電磁感覺中的能量問題1電磁感覺過程的實(shí)質(zhì)是不同樣形式的能量轉(zhuǎn)變的過程其余形式的能如：機(jī)械能安培力做負(fù)功電流做功如：內(nèi)能電能其余形式的能2電能求解的思路主要有三種利用戰(zhàn)勝安培力做功求解(2)利用能量守恒求解(3)利用電路特點(diǎn)求解典例解說例2、以以下圖，一根質(zhì)量為m的金屬棒MN水平擱置在兩根豎直的圓滑平行金屬導(dǎo)軌上，并素來與導(dǎo)軌保持優(yōu)秀接觸，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌下端接一阻值為R的電阻，

5、其余電阻不計(jì)在空間內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，磁感覺強(qiáng)度大小只隨豎直方向y變化，變化規(guī)律B=ky，k為大于零的常數(shù)質(zhì)量為M=4m的物體靜止在傾角=30的圓滑斜面上，并經(jīng)過輕質(zhì)圓滑定滑輪和絕緣細(xì)繩與金屬棒相連結(jié)當(dāng)金屬棒沿y軸方向從y=0地點(diǎn)由靜止開始向上運(yùn)動h時，加快度恰巧為0不計(jì)空氣阻力，斜面和磁場所區(qū)足夠大，重力加快度為g求：1）金屬棒上漲h時的速度；2）金屬棒上漲h的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量；3）金屬棒上漲h的過程中，經(jīng)過金屬棒橫截面的電量合作研究：變式2、如圖，兩根相距l(xiāng)0.4m、電阻不計(jì)的平行圓滑金屬導(dǎo)軌水平擱置，一端與阻值R0.15的電阻相連。導(dǎo)軌x0一側(cè)存在沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁

6、場，其方向與導(dǎo)軌平面垂直，變化率k0.5T/m，x0處磁場的磁感覺強(qiáng)度B00.5T。一根質(zhì)量m0.1kg、電阻r0.05的金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從x0處以初速度v02m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中電阻上耗費(fèi)的功率不變。求：(1)同路中的電流；(2)金屬棒在x2m處的速度；金屬棒從x0運(yùn)動到x2m過程中安培力做功的大小；金屬棒從x0運(yùn)動到x2m過程中外力的均勻功率。典例解說例題3、以以下圖，abcd為水平擱置的平行“匚”形圓滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)已知金屬桿MN傾斜擱置，與導(dǎo)軌成角，單位長度的電阻為r，保持

7、金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸優(yōu)秀)則()A電路中感覺電動勢的大小為Blv電路中感覺電流的大小為sinBBvsinrC金屬桿所受安培力的大小為B2lvsinB2lv2rD金屬桿的發(fā)熱功率為rsin合作研究：變式：3、如圖12所示，固定擱置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上、磁感覺強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中一質(zhì)量為m(質(zhì)量散布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌擱置，且與兩導(dǎo)軌保持優(yōu)秀接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動距離l時，速度恰巧達(dá)到最大(運(yùn)動過程中

8、桿素來與導(dǎo)軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加快度大小為g.則此過程()FRBdlA桿的速度最大值為B2d2B流過電阻R的電量為RrC恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量三、【堅(jiān)固練習(xí)】、以以下圖，一根空心鋁管豎直擱置，把一枚小圓柱形的永磁體從鋁管上端由靜止開釋，經(jīng)過一段時間后，永磁體穿出鋁管下端口。假定永磁體在鋁管內(nèi)著落過程中素來沿著鋁管的軸線運(yùn)動，不與鋁管內(nèi)壁接觸，且無翻轉(zhuǎn)。忽視空氣阻力，則以下說法中正確的選項(xiàng)是A若僅加強(qiáng)永磁體的磁性，則其穿出鋁管時的速度變小B若僅加強(qiáng)永磁體的磁性，則其穿過鋁管的時間縮短C若

9、僅加強(qiáng)永磁體的磁性，則其穿過鋁管的過程中產(chǎn)生的焦耳熱減少D在永磁體穿過鋁管的過程中，其動能的增添量等于重力勢能的減少許2、兩根足夠長的圓滑導(dǎo)軌豎直擱置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸優(yōu)秀，導(dǎo)軌所在平面與磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖11所示除電阻R外其余電阻不計(jì)現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長地點(diǎn)由靜止開釋，則()A開釋瞬時金屬棒的加快度等于重力加快度gB金屬棒向下運(yùn)動時，流過電阻R的電流方向?yàn)閍b22C金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為FBLvRD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少3、.如圖2所示，兩根豎直固定的足夠長的金屬

10、導(dǎo)軌ab和cd相距L0.2m，其余兩根水平金屬桿MN和PQ的質(zhì)量均為m1102kg，可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動，MN桿和PQ桿的有效電阻均為R0.2(豎直金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì))，PQ桿擱置在水平絕緣平臺上，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向里的磁場中，2g取10m/s.(1)若將PQ桿固定，讓MN桿在豎直向上的恒定拉力F0.18N的作用下由靜止開始向上運(yùn)動，磁感覺強(qiáng)度B1.0T，桿MN的最大速度為多少？0(2)若將MN桿固定，MN和PQ的間距為d0.4m，現(xiàn)使磁感覺強(qiáng)度從零開始以B0.5T/s的t變化率均勻地增大，經(jīng)過多長時間，桿PQ對地面的壓力為零？4、圓滑平行的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，間距L1.0m，與水平面之間的夾角30，勻強(qiáng)磁場磁感覺強(qiáng)度B2.0T，垂直于導(dǎo)軌平面向上，MP間接有阻值R2.0的電阻，其余電阻不計(jì)，質(zhì)量m2.0kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌