电磁感应导体棒的问题辩析.ppt

22《电磁感应中的导轨类问题》 一、单棒问题 二、含容式单棒问题 三、无外力双棒问题 四、有外力双棒问题 阻尼式单棒 阻尼式单棒 练习：AB杆受一冲量作用后以初速度 v0=4m/s，沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m，电阻为R=2Ω，其余的电阻不计，磁感强度B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=10－2C，求：上述过程中 (g取10m/s2) (1)AB杆运动的距离； (2)AB杆运动的时间； (3)当杆速度为2m/s时其加速度为多大？ 发电式单棒 发电式单棒 发电式单棒 发电式单棒 电容放电式： 电容放电式： 电容放电式： 电容放电式： 电容无外力充电式 电容无外力充电式 无外力等距双棒 无外力等距双棒 无外力等距双棒 无外力等距双棒 无外力不等距双棒 无外力不等距双棒 无外力不等距双棒 无外力不等距双棒 无外力不等距双棒 有外力等距双棒 有外力等距双棒 有外力等距双棒 电动式单棒 练习：如图所示，水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L=0.1m，电源的电动势E＝10V，内阻r=0.1Ω，金属杆EF的质量为m=1kg，其有效电阻为R=0.4Ω，其与导轨间的动摩擦因素为μ＝0.1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1T，现在闭合开关，求：（1）闭合开关瞬间，金属杆的加速度；（2）金属杆所能达到的最大速度；（3）当其速度为v=20m/s时杆的加速度为多大？（忽略其它一切电阻，g=10m/s2） 电容有外力充电式 电容有外力充电式 电容有外力充电式 电容有外力充电式 4．变化 (1)两棒都受外力作用 F2 1 2 F1 (2)外力提供方式变化 9．几种变化 (1)导轨不光滑 (2)倾斜导轨 (3) 有初速度 (4)磁场方向变化 v0 B * 电磁感应中的导轨问题 受力情况分析 运动情况分析 动力学观点 动量观点 能量观点 牛顿定律 平衡条件 动量定理 动量守恒 动能定理 能量守恒 电动式 发电式 阻尼式 v0 F 运动特点 最终特征 a逐渐减小的减速运动 静止 a逐渐减小的加速运动 匀速 a逐渐减小的加速运动 匀速 基本模型 I=0 (或恒定) I 恒定 I=0 放电式 无外力充电式 F 运动特点 最终特征 基本模型 v0 有外力充电式 a逐渐减小的加速运动 匀速运动 I＝0 a逐渐减小的减速运动 匀速运动 I＝0 匀加速运动 匀加速运动 I 恒定 运动特点 最终特征 基本模型 v0 1 2 杆1做a渐小的加速运动 杆2做a渐小的减速运动 v1=v2 I＝0 无外力等距式 2 v0 1 杆1做a渐小的减速运动 杆2做a渐小的加速运动 无外力不等距式 a＝0 I＝0 L1v1=L2v2 1 2 F 运动特点 最终特征 基本模型 有外力不等距式 杆1做a渐小的加速运动 杆2做a渐大的加速运动 a1≠a2 a1、a2恒定 I 恒定 F 1 2 杆1做a渐大的加速运动 杆2做a渐小的加速运动 a1=a2 Δv 恒定 I 恒定 有外力等距式 1．电路特点 导体棒相当于电源。 2．安培力的特点 安培力为阻力，并随速度减小而减小。 3．加速度特点 加速度随速度减小而减小 v t O v0 4．运动特点 a减小的减速运动 5．最终状态 静止 6．三个规律 (1)能量关系： (2)动量关系： (3)瞬时加速度： 7．变化 (1)有摩擦 (2)磁场方向不沿竖直方向 1．电路特点 导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势E＝Blv 2．安培力的特点 安培力为阻力，并随速度增大而增大 3．加速度特点 加速度随速度增大而减小 4．运动特点 a减小的加速运动 t v O vm 5．最终特征 匀速运动 6．两个极值 (1) v=0时,有最大加速度： (2) a=0时,有最大速度： 7．稳定后的能量转化规律 8．起动过程中的三个规律 (1)动量关系： (2)能量关系： (3)瞬时加速度： 是否成立？ 问： 9．几种变化 (3)拉力变化 (4) 导轨面变化（竖直或倾斜） (1) 电路变化 (2)磁场方向变化 F 加沿斜面恒力 通过定滑轮挂一重物 F F B F 若匀加速拉杆则F大小恒定吗？ 加一开关 1．电路特点 电容器放电，相当于电源；导体棒受安培力而运动。 2．电流的特点 电容器放电时，导体棒在安培力作用下开始运动，同时产生阻碍放电的反电动势，导致电流减小，直至电流为零，此时UC=Blv 3．运动特点 a渐小的加速运动，最终做匀速运动。 4．最终特征 但此时电容器带电量不为零 t v O vm 匀速运动 5．最大速度vm 电容器充电量： v t O vm 放电结束时电量： 电容