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文档简介
1、电磁感应力学和能量问题第1页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五 如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1 、 R2,两杆与导轨接触良好,与导轨间的摩擦不计,已知:杆1以初速度v0沿导轨运动; 导轨的电阻可忽略,思考1、安培力的方向? 2、安培力做功情况?能量的转化情况?3、它们的速度图像?1MNPQ2v0第2页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五求;t时间内安培力做功? t时间内外力做功? t时
2、间产生的电能? t时间消耗的电能? t时间产生的焦耳热?一、平衡第3页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五二、不平衡(1)ef在恒定外力F的作用下,由静止开始运动,求ef的最大速度,画出v-t草图(2)ef质量为m,与平行轨道动摩擦因素为u仍在在恒定外力F的作用下,由静止开始运动,求ef的最大速度。并选出功能关系正确的( )A、外力对ef做功等于ef的动能增加量B、ef克服安培力做功等于ef的动能增加量C、ef克服摩擦力做功等于系统产生的总热量D、系统产生的总热量等于ef克服安培力做功 和ef克服摩擦力做功的总和第4页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五2.
3、 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BCL ,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?(4)从开始下滑到达到最大速度过程中产生的焦耳热为多少?QBPCDA (5)功能关系正确的是( )A、金属杆PQ克服安培力所做的功等于 金属杆PQ的动能增加量B、金属杆PQ克服安培力所做的功等于 金属杆PQ的机械能减小量C、金属杆PQ克服安培力所做的功等于 系统产生的焦耳热D、合力对金属杆PQ所做的
4、功等于 金属杆PQ动能增加量第5页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五例3.如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8s 后,突然接通电键,不计空气阻力,设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。(g取10m/s2)Kab第6页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五2如图(甲),MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计ab是一根不但
5、与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能是图(乙)中的()第7页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五【例1】 (能力题)如图(甲)所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,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,磁场方向垂直于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
6、们之间的摩擦(1)由b向a方向看到的装置如图(乙)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)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值第8页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五【例2】 (14分)如图所示,两根相距L、平行放置的光滑导电轨道,与水平面的夹角均为,轨道间有电阻R,处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中,一根质量为m、电阻为r的金属杆ab,由静止开始沿导电轨道下滑设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直,且接触良好,导电轨道有足够的长度,且电阻不计(1)杆a
7、b将做什么运动?(2)若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动(agsin )求拉力F与时间t的关系式第9页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五【例3】 (能力题)如图所示,两根足够长固定平行金属导轨位于倾角30的斜面上,导轨上、下端各接有阻值R20 的电阻,导轨电阻忽略不计,导轨宽度L2 m,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B1 T质量m0.1 kg、连入电路的电阻r10 的金属棒ab在较高处由静止释放,当金属棒ab下滑高度h3 m时,速度恰好达到最大值v2 m/s.金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨
8、良好接触g取10 m/s2,求:(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3 m的运动过程中机械能的减少量(2)金属棒ab由静止至下滑高度为3 m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量第10页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五1如图(甲)所示,水平光滑的金属框架上左端连接一个电阻R,有一金属杆在外力F的作用下沿框架向右由静止开始做匀加速直线运动,匀强磁场方向竖直向下,轨道与金属杆的电阻不计并接触良好,则能反映外力F随时间t变化规律的图象是图(乙)中的()2如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于(A棒的机械能增加量 B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量 D电阻R上放出的热量第11页,共12页,2022年,5月20日,6点50分,星期五3(2011年海南省海口市调研测试)如图所示,宽度L1 m的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B1 T,框架导轨上放一根质量m0.2 kg、电阻R1.0 的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数0.5,现用功率恒为6 W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨
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