電磁感應(yīng)-單棒模型

電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)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(yùn)動(dòng)情況分析動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)動(dòng)量觀點(diǎn)能量觀點(diǎn)牛頓定律平衡條件動(dòng)量定理動(dòng)量守恒功能關(guān)系能量守恒電學(xué)問題力學(xué)問題楞次定律、右手定則能量守恒電動(dòng)式發(fā)電式阻尼式v0F一、單棒模型運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，

ab棒質(zhì)量為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向右恒力F的作用。rB1、試分析ab棒的運(yùn)動(dòng)情況？加速度a減小的加速運(yùn)動(dòng)發(fā)電式單棒FRabr2、若ab向右運(yùn)動(dòng)位移為x時(shí)，速度達(dá)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(shí)靜止，當(dāng)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(yùn)動(dòng)？②、ab的最大速度是多少？這時(shí)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(yùn)動(dòng)

vRabr→F③、若ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t時(shí)，速度達(dá)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域足夠大，經(jīng)過一段時(shí)間接通電鍵K。ab棒以后的運(yùn)動(dòng)情況有幾種可能？試用v-t圖象描述。解析：因?yàn)閷?dǎo)體棒ab自由下落的時(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）若安培力F>G：則ab棒先做變減速運(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)（3）若安培力F=G：則ab棒始終做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。給棒一瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)情況（2）若已知了棒整個(gè)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(dòng)，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(jì)，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T，當(dāng)金屬導(dǎo)體ab從靜止自由下落0.8s時(shí)，突然接通電鍵K。（設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10m/s2）求：（1）電鍵K接通前后，金屬導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)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