专题-物理-L62-通电导体在磁场中运动问题

1、通电导体在磁场中的运动问题物 理 专 题 一、电磁感应 闭合电路中部分导体做切割磁感线运动时，也有感应电流产生。感应电流的方向可以用右手定则来判断。其实在这种情况下，闭合回路的磁通量也发生了变化，所以会有电磁感应现象。二、几个定则的区别：1.右手螺旋定则：判定电流和磁场关系；2.左手定则：判断磁场对通电导线作用力；3.右手定则：判定闭合电路中的一部分导体切割磁感线时产生的感应电流的方向。 另外，判定用左手定则，还是右手定则的关键是看导体中的电流是由电源提供的，还是作切割磁感线运动而产生的。三、从两种角度理解：当闭合回路的一部分导体切割磁感线时，导体所受的磁场力方向总是和导体运动方向是相反的。

2、方法1：先用右手定则判别感应电流方向，再用左手定则判定安培力方向。因为在闭合电路中，由于部分导体切割磁感线而产生感应电流后，会受到磁场对电流的作用力，用左手定则判断可知，由于左手、右手的手心都向上或都向下时，大拇指的指向相反，因此，磁场力方向一定跟导体运动方向相反。三、从两种角度理解：当闭合回路的一部分导体切割磁感线时，导体所受的磁场力方向总是和导体运动方向是相反的。 方法2：从能量转换的角度：当闭合回路中的一部分导体切割磁感线运动时，外力做功将机械能转变成电能，运动导体必定克服磁场力做功。因此，磁场力方向一定跟导体相对运动的方向相反。例题1 相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量m1

3、=1kg的金属棒ab和质量m2=0.27kg的金属棒cd，均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图1所示，虚线上方磁场的方向垂直纸面向里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数=0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图2所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。（g=10m/s2）（1）求ab棒加速度的大小和磁感应强度B的大小；例题1 相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量m1=1kg的金属棒ab和质量m2=0.27kg的金属棒cd，均通过棒两端的套环水平地

4、套在金属导轨上，如图1所示，虚线上方磁场的方向垂直纸面向里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数=0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图2所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。（g=10m/s2）（2）已知在2s内外力F做了26.8J的功，求这一过 程中两金属棒产生的总焦耳热；例题1 相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量m1=1kg的金属棒ab和质量m2=0.27kg的金属棒cd，均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图1所示，虚线上方磁场的方向垂

5、直纸面向里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数=0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图2所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。（g=10m/s2）（3）求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在 图 3中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变 化的图线。例题2 如图，轮轴大轮半径为3r ，小轮半径为r，大轮边悬挂质量为m的重物，小轮边悬挂“日”字型线框，线框质量也为m， 线框竖直边电阻不计，三根横边边长为L，电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场宽

6、度与线框横边间距相同，均为h，轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物，线框一进入磁场就做匀速运动。（1）判断“日”字型线框最上面的一条边进入磁场时，流经它的电流方向；例题2 如图，轮轴大轮半径为3r ，小轮半径为r，大轮边悬挂质量为m的重物，小轮边悬挂“日”字型线框，线框质量也为m， 线框竖直边电阻不计，三根横边边长为L，电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场宽度与线框横边间距相同，均为h，轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物，线框一进入磁场就做匀速运动。（2）求线框进入磁场的速度大小v；解析：（1）电流方向为自右向左 （2）线框进入磁场就做匀速运动，安培力和重力是同方向的， 线框 T1

7、=FA+mg，重物T2=mg，T1= 3T 2； FA=2mg BIL=BBlv/(R+R/2) L=2mg v=3mgR/B2L2 例题2 如图，轮轴大轮半径为3r ，小轮半径为r，大轮边悬挂质量为m的重物，小轮边悬挂“日”字型线框，线框质量也为m， 线框竖直边电阻不计，三根横边边长为L，电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场宽度与线框横边间距相同，均为h，轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物，线框一进入磁场就做匀速运动。（3）求刚释放重物时，线框上边与磁场下边缘的距离H；例题2 如图，轮轴大轮半径为3r ，小轮半径为r，大轮边悬挂质量为m的重物，小轮边悬挂“日”字型线框，线框质量也为m， 线框竖直边电阻不计，三根横边边长为L，电阻均为R。水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场宽度与线框横边间距相同，均为h，轮轴质量和摩擦不计。从静止释放重物，线框一进入磁场就做匀速运动。（4）求线框全部通过磁场的过程中产生的热量Q。解析：(3)未进入磁场前，系统机械能守恒： 3mgH-mgH=(1/2)mv2+(1/