电磁感应力学和能量问题

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