《6电磁感应导轨_单轨、双轨.》.ppt

等距双棒特点分析 * 电磁感应导轨 单轨、双轨 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 单棒问题 双棒问题 例1. 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根长为L的导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，试分析ab 的运动情况，并求ab棒的最大速度。 a b B R F 分析：ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图： f1 a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL F f2 最后，当f=F 时，a=0，速度达到最大， F f F=f=BIL=B2 L2 Vm /R Vm=FR / B2 L2 Vm称为收尾速度. 一、单棒问题： 这类问题覆盖面广,题型也多种多样;但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等. 基本思路是: F=BIL 临界状态 v与a方向关系 运动状态的分析 a变化情况 F=ma 合外力 运动导体所 受的安培力 感应电流 确定电源（E，r） a b B R F 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 特点分析： FB f R r 5．最终特征: 匀速直线运动(a=0) 6．两个极值 (1) 最大加速度： (2) 最大速度： FB f R r 当v=0时： 当a=0时： 7．几种变化 (4)拉力变化 (3) 导轨面变化（竖直或倾斜） (1) 电路变化 (2)磁场方向变化 F F F B F Q B P C D A 竖直 倾斜 例2. 在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC＝L，质量m的金属杆PQ用光滑金属套连接在框架AB和CD上如图.金属杆PQ电阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时： (1)开始下滑的加速度为多少? (2)框内感应电流的方向怎样？ (3)金属杆下滑的最大速度是多少? Q B P C D A 解: 开始PQ受力为mg, mg 所以 a=g PQ向下加速运动,产生顺时针方向感应电流, 受到向上的磁场力F作用。 I F 当PQ向下运动时，磁场力F逐渐的增大，加速度逐渐的减小，V仍然在增大， 当G=F时，V达到最大速度。 ∴Vm=mgR / B2 L2 (1) (2) (3) 即：F=BIL=B2 L2 Vm /R =mg 例3.如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体ab的质量 为0.2 g，电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体ab从静止自由下落0.8s时，突然接通电键K。（设导轨足够长，g取10m/s2）求： （1）电键K接通前后，金属导体ab的运动情况 （2）金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。 K a b Vm =8m/s V终 = 2m/s 若从金属导体ab从静止下落到接通电键K的时间间隔为t,ab棒以后的运动情况有几种可能？试用v-t图象描述。 mg F 解析： 因为导体棒ab自由下落的时间t没有确定，所以电键K闭合瞬间ab的速度无法确定，使得ab棒受到的瞬时安培力F与G大小无法比较，因此存在以下可能： （1）若安培力F G： 则ab棒先做变加速运动，再做匀速直线运动 （2）若安培力F G： 则ab棒先做变减速运动，再做匀速直线运动 （3）若安培力F =G： 则ab棒始终做匀速直线运动 K a b mg F 7．几种变化 (4)拉力变化 (3) 导轨面变化（竖直或倾斜） (1) 电路变化 (2)磁场方向变化 F F F B F Q B P C D A 竖直 倾斜 例4、如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L, M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速