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1、电磁感应中的动力学和能量问题 单棒模型电电磁磁感感应应中中的的导导轨轨问问题题能量转化能量转化能量转化能量转化运动情况分析运动情况分析运动情况分析运动情况分析动力学观点动力学观点动量观点动量观点能量观点能量观点牛顿定律牛顿定律牛顿定律牛顿定律平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件动量定理动量定理动量定理动量定理动量守恒动量守恒动量守恒动量守恒功能关系功能关系功能关系功能关系能量守恒能量守恒能量守恒能量守恒电学问题力学问题楞次定律、右手定则能量守恒电动式电动式发电式发电式阻尼式阻尼式v v0 0F F一、单棒模型运动特点运动特点功能关系功能关系放电式放电式无外力无外力充电式充电式F Fv v0 0有外
2、力有外力充电式充电式lFRab例例1：定值电阻定值电阻R，导体棒，导体棒ab电阻电阻r，水平光滑导轨，水平光滑导轨间距间距 l，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，ab棒质量为棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用。的作用。rB1 1、试分析、试分析abab棒的运动情况？棒的运动情况？加速度加速度a减小减小的加速运动的加速运动发电式单棒发电式单棒FRabr2 2、若若ab向右运动位移为向右运动位移为x时，速时，速度达到最大值度达到最大值，这一过程中这一过程中通过回通过回路某一横截面的电量为多少？路某一横截面的电量为多少？R上上 产生的焦耳热又为
3、多少？产生的焦耳热又为多少？发电式单棒发电式单棒3、其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则：、ab将如何运动？、ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？F减小，减小，F安安增加，增加，做加速度做加速度a减小减小的加速运动的加速运动 vRabrF、若、若ab向右运动时间为向右运动时间为t时，速时，速度达到最大值度达到最大值，这一过程中回路产这一过程中回路产生的焦耳热为多少，生的焦耳热为多少，电阻电阻R产生的产生的焦耳热又为多少？焦耳热又为多少？vRabrF5 5几种变化几种变化几种变化几种变化(3)(3)拉力变化拉力变化拉力变化拉
4、力变化(4)(4)导轨面变化（竖直或倾斜）导轨面变化（竖直或倾斜）导轨面变化（竖直或倾斜）导轨面变化（竖直或倾斜）(1)(1)电路变化电路变化电路变化电路变化(2)(2)磁场方向变化磁场方向变化磁场方向变化磁场方向变化 F加沿斜面恒力加沿斜面恒力加沿斜面恒力加沿斜面恒力通过定滑轮挂通过定滑轮挂通过定滑轮挂通过定滑轮挂一重物一重物一重物一重物 F F B BF若匀加速拉杆则若匀加速拉杆则若匀加速拉杆则若匀加速拉杆则F F大小恒定吗？大小恒定吗？大小恒定吗？大小恒定吗？加一开关加一开关加一开关加一开关发电式单棒发电式单棒Kab例、若从金属导体例、若从金属导体ab从静止下落，磁场区域足够大，经从静止
5、下落，磁场区域足够大，经过一段时间接通电键过一段时间接通电键K。ab棒棒以后的运动情况有几种可以后的运动情况有几种可能？试用能？试用v-t图象描述。图象描述。解析：解析：因为导体棒因为导体棒ab自由下落的自由下落的时间时间t没有确定，没有确定，所以电键所以电键K闭合瞬间闭合瞬间ab的的速度速度无法确定，无法确定，使得使得ab棒棒受到的瞬时安培力受到的瞬时安培力F与与G大小无大小无法比较，因此存在以下可能：法比较，因此存在以下可能：（1）若安培力）若安培力F G：则则ab棒先做变减速运动，再做匀速直线运动棒先做变减速运动，再做匀速直线运动（3）若安培力）若安培力F=G：则则ab棒始终做匀速直线运
6、动棒始终做匀速直线运动KabmgF例例1：定值电阻：定值电阻R，导体棒，导体棒ab 质量为质量为m，电阻电阻r，水平，水平光滑导轨间距光滑导轨间距 l，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B。给棒一。给棒一瞬时冲量，使棒以初速度瞬时冲量，使棒以初速度V0水平冲出。水平冲出。b v0Rar1、阻尼式单棒、阻尼式单棒(热身训练）（1 1）试分析棒的运动情况）试分析棒的运动情况（2 2）若已知了棒整个过程中的位移）若已知了棒整个过程中的位移x,x,还能得出那些物理还能得出那些物理量？量？例、例、如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属金属导体导
7、体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体ab的质量的质量 为为0.2 g，电阻为电阻为0.4，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为的磁感应强度为0.1T，当金属导体当金属导体ab从静止自由下落从静止自由下落0.8s时，时，突然接通电键突然接通电键K。（设导轨足够长，（设导轨足够长，g取取10m/s2）求：求：（1）电键电键K接通前后，金属导体接通前后，金属导体ab的的运动情况运动情况（2）金属导体金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。棒的最大速度和最终速度的大小。KabVm=8m/s V终终=2m/s 若若从金属导体从金属导体ab从静止下落到接通电从静止下落到接通电键键K的的时间间隔为时间间隔为t,ab棒棒以后的运动以后的运动情况有几种可能？试用情况有几种可能？试用v-t图象描述。图象描述。mgF3 3稳定稳定后的力学规律与能后的力学规律与能量转化规律量转化规律受力平衡功率平衡