磁場(chǎng)中導(dǎo)體棒的力學(xué)問題.電路.能量

磁場(chǎng)中導(dǎo)體棒的力學(xué)問題.電路.能量第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.如圖甲所示，一對(duì)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=1.0Ω·；有一導(dǎo)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(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，測(cè)得力F與時(shí)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，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是不同形式能量轉(zhuǎn)化的過程。產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的存在的過程就是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流電能的過程。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(fù)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(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前，外力移動(dòng)導(dǎo)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(yīng)電流的電能或最后轉(zhuǎn)化為焦耳熱.，另一部分用于增加導(dǎo)體的動(dòng)能。5.導(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，外力移動(dòng)導(dǎo)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(yīng)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(diǎn)解決電磁感應(yīng)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(xì)節(jié),可以使計(jì)算方便,解題簡(jiǎn)便.第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.有一個(gè)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(chǎng)B方向水平且垂直于線圈所在平面，當(dāng)線圈的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)而上邊尚未進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)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，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電阻為R的矩形導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)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(chǎng)，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3.在豎直高度為h=1m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向垂直于豎直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1Ω、邊長L=1m，線框平面與豎直平面平行，靜止在“Ⅰ”的位置時(shí)，cd邊與磁場(chǎng)下邊緣相距為H。當(dāng)用一豎直向上的恒力F=21N向上提線框，線框由靜止的“Ⅰ”

位置，向上穿過磁場(chǎng)區(qū)，最后到達(dá)”Ⅱ“位置(ab邊恰好出磁場(chǎng))。線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，

線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2)求：(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的高度H是多少？(2)上述整個(gè)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？ab××××××××××hHcdⅠⅡLFF第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4.如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)的過程穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì)，則()A.線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，都產(chǎn)生感

應(yīng)電流，而且電流的方向相反B.線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，越靠近OO′線時(shí)

速度越大，因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大C.線框開始擺動(dòng)后，擺角會(huì)越來越小，擺

角小到某一值后將不再減小D.線框擺動(dòng)過程中，機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線

框電路中的電能第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月１．兩金屬桿ab和cd長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，M>m。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置，如圖所示，整個(gè)裝置處在一與回路平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若金屬桿正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)的速度。第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.如圖，光滑的平行導(dǎo)軌相距L，導(dǎo)軌平面與水平面成q角，電源電動(dòng)勢(shì)為e內(nèi)阻為r，導(dǎo)軌及連線的電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面斜向下。將一根質(zhì)量為m，電阻為R的直導(dǎo)線ab，沿水平方向跨放在平行導(dǎo)軌上，設(shè)導(dǎo)軌足夠長。求：ab由靜止釋放后，最終在導(dǎo)軌上滑行的速度為多大？qBaberq第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3．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)軌間距為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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。該兩導(dǎo)體棒可沿導(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V0，若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：1、在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？2、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？abcdLBV0第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月變形1讓導(dǎo)體棒a從h高處滑下獲得初速度habB第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月變形２若ab和cd的軌道不同寬，如Lab=Lcd/2，且mab＝mcd求，兩棒的穩(wěn)定速度abcdV0第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月拓展１如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩平行豎直金屬導(dǎo)軌寬度分別為L1和L2，導(dǎo)體棒a和b都垂直于導(dǎo)軌，并用絕緣輕線相連，它們與導(dǎo)軌光滑接觸。已知：兩桿和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路總電阻為R。F為作用于a上的恒力，兩棒運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，已勻速向上運(yùn)動(dòng)。求：此時(shí)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，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月拓展２兩根平行的金屬導(dǎo)軌,固定在同一水平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)軌的電阻可忽略,導(dǎo)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(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng),滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直,每根金屬桿的電阻均為R=0.50,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0.20N的恒力F作用于金屬桿甲上,使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng),經(jīng)過t=5.0s,金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2,問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？甲乙BF第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月４．如圖所示，平行的光滑金屬導(dǎo)軌EF和GH相距ｌ，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(dǎo)軌豎直放置，離b端l/2處固定有質(zhì)量為m的球。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B并與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)ab桿由靜止開始緊貼繞b端向右倒下至水平位置時(shí)，球的速度為v。若導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌及金屬桿電阻不計(jì)，試求在此過程中：(1)通過R的電量(2)R中的最大電流強(qiáng)度REFFHabm第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月５．如圖所示，兩個(gè)電阻器的阻值分別為R與2R，其余電阻不計(jì).電容器電容量為C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)棒ab以速度v向左切割磁感線運(yùn)動(dòng)，金屬棒cd以速度2v向右切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容C的電量為多大?哪一個(gè)極板帶正電?第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月６、如圖示，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q間距l(xiāng)=1m，處在同一豎直面內(nèi)，導(dǎo)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=8Ω，R2=2Ω,導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。磁感強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌面。當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)（開關(guān)S斷開）時(shí)，電容器兩極板之間質(zhì)量m=1×10-14kg、帶電量q=-1×10-15C的微粒恰好靜止不動(dòng)；當(dāng)S閉合時(shí)，微粒以加速度a=7m/s2

向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，取g=10m/s2

。求（1）金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度多大？電阻多大？（2）S閉合后，使金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力的功率多大？R3R1R2SCv0abPQ·第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月７．

如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T，OCA金屬導(dǎo)軌與OA金屬直導(dǎo)軌分別在O點(diǎn)和A點(diǎn)接一阻值為R1=3.0Ω和R2=6.0Ω體積可忽略的定值電阻，導(dǎo)軌OCA的曲線方程為y=1.0sin(π/3·x)（m),金屬棒ab平行于y

軸，長為1.5m，以速度v=5.0m/s水平向右勻速運(yùn)動(dòng)（b點(diǎn)始終在Ox軸上），設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，摩擦不計(jì)，電路中除了電阻R1和R2外，其余電阻均不計(jì)，求：（1）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)R1的最大功率（2）金屬棒在導(dǎo)軌上從x=0到x=3m的運(yùn)動(dòng)過程中，外力必須做的功R2R1AOCx/my/m1.0baB3.0第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問題第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.如圖所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v＝20cm/s通過磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行．取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t＝0.在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是dcba思考:你能作出ad間電壓與時(shí)間的關(guān)系圖象嗎?第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月２．如圖所示的異形導(dǎo)線框，勻速穿過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是（設(shè)導(dǎo)線框中電流沿abcdef為正方向）（）bcadef第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月３．如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．從BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開始計(jì)時(shí)，到A點(diǎn)離開磁場(chǎng)區(qū)止的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?是如下圖所示中的（）第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月４．如圖所示，邊長為L正方形導(dǎo)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(yùn)動(dòng)，并穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，則（1）穿過線圈的磁通量隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？（2）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？（3）磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力F隨x變化的圖線為哪個(gè)圖？×××××××××××××××LL3LXB0123456x/L0123456x/L0123456x/L0123456x/LABCD第24頁，課件