高二物理电磁感应中的力学问题.ppt
C C1、如图两导轨竖直在绝缘地、如图两导轨竖直在绝缘地面上端接有电容为面上端接有电容为C的电容器，的电容器，框架上有质量为框架上有质量为m长度为长度为L金金属干平行于地面放置与导轨属干平行于地面放置与导轨接触良好且无摩擦，杆离地接触良好且无摩擦，杆离地面的高度为面的高度为h，磁场磁场的磁，磁场磁场的磁感应强度为感应强度为B，开始时电容器，开始时电容器不带电将金属杆释放，问：不带电将金属杆释放，问：金属杆落地时的速度？金属杆落地时的速度？（整（整个电路的电阻不计）个电路的电阻不计）2021/8/11 星期三11 1、电路中有无感应电流？确定有感应电、电路中有无感应电流？确定有感应电流的依据是什么？回路中感应电流应如流的依据是什么？回路中感应电流应如何确定？是否恒定？何确定？是否恒定？2 2、金属棒是否受到安培力？当导体杆受、金属棒是否受到安培力？当导体杆受力恒定时他如何运动？力恒定时他如何运动？3 3、为了求金属杆的运动速度需用力学的、为了求金属杆的运动速度需用力学的那些途径？那些途径？牛顿定律？牛顿定律？动量观点？动量观点？能量观点？能量观点？2021/8/11 星期三2 2.两个小车A和B置于光滑水平面同一直线上，且相距一段距离.在A上固定有闭合的螺线管，车B上固定有一条形磁铁，且条形磁铁的轴线与螺线管在同一直线上，如图12-6-3所示.车A的总质量为M1=1.0kg,车B的总质量M2=2.0kg，若车A以v0=6m/s的速度向原来静止的车B运动，求螺线管内因电磁感应产生的热量有多少焦?2021/8/11 星期三3 3、如图12-6-6所示，用铝板制成的“U”型框，将一质量为m的带电小球，用绝缘线悬挂在框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中，向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为T，则 (A)A.悬线竖直，T=mg B.速度选择合适的 大小，可使T=0 C.悬线竖直，Tmg D.条件不足，无法确定 2021/8/11 星期三44、如图12-6-7中图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.2m，电阻R=1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强电场中，磁场方向垂直轨道面向下.现有一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示，求杆的质量m和加速度a?2021/8/11 星期三55、如图4-8所示，da、cb为相距l的平行导轨(电阻可以忽略不计).a、b间接有一个固定电阻，阻值为R.长直细金属杆MN可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v匀速滑动(平移)，v的方向和da平行.图4-82021/8/11 星期三66 6、如图、如图4-74-7所示，所示，abcdeabcde和和abcdeabcde为两为两平行的光滑导轨，其中平行的光滑导轨，其中abcdabcd和和abcdabcd部分部分为处于水平面内的直轨，为处于水平面内的直轨，abab、abab的间距为的间距为cdcd、cdcd间距的间距的2 2倍，倍，dede、dede部分为与直轨相切部分为与直轨相切的半径为的半径为R R的半圆形轨道，的半圆形轨道，图4-72021/8/11 星期三7且处于竖直平面内，直轨部分处于竖直向上且处于竖直平面内，直轨部分处于竖直向上的匀强磁场中，弯轨部分处于匀强磁场外，的匀强磁场中，弯轨部分处于匀强磁场外，在靠近在靠近aaaa和和cccc处放有两根均质金属棒处放有两根均质金属棒MNMN、PQPQ，质量分别为，质量分别为2m2m和和m.m.为使棒为使棒PQPQ能沿导轨能沿导轨运动而通过半圆形轨道的最高点运动而通过半圆形轨道的最高点eeee，问在，问在初始位置至少必须给棒初始位置至少必须给棒MNMN以多大的冲量以多大的冲量?(?(设设两段水平直轨均足够长，两段水平直轨均足够长，PQPQ离开磁场时离开磁场时MNMN仍仍在宽轨道上运动在宽轨道上运动)2021/8/11 星期三8【解析】若棒PQ刚能通过半圆形轨道的最高点ee，由圆周运动知识知mg=可得PQ在最高点时的速度 棒PQ在半圆形轨道上运动时机械能守恒，设其在dd时的速度为vd，由1/2mv2d=1/2mv20+mg2R可得vd=两棒在直轨上运动的开始阶段，由于闭合回路中有感应电流，受安培力的作用，棒MN速度减小，而棒PQ速度增大当棒MN的速度v1和棒PQ的速度v2的关系为v1=v2/2时，回路中的磁通量不再变化而无感应电流，两者便做匀速运动，因而v2=vd=,v1=2021/8/11 星期三9 在有感应电流存在的每一瞬间，由F=BIL及MN为PQ长度的2倍可知，棒MN和PQ所受安培力F1和F2的关系为F1=2F2，从而在回路中有感应电流的时间t内，有F1=2F2 设棒MN的初速度为v0，取向右为正向，在时间t内分别对两棒应用动量定理，有-F1t=2mv1-2mv0,F2t=mv2，将前面两式相除，考虑到F1=2F2，并将v1、v2、的表达式代入，可得 v0=所以在初始位置至少给棒MN的冲量为 I=2mv0=.2021/8/11 星期三10感悟渗透应用【解题回顾】分析棒的运动过程一定要从受力分析入手，而其中的安培力又是受到棒的速度影响的要把这种动态的相互制约过程分析到底，直到找到一种最终稳定的运动状态.对于像本题两个棒同时运动的问题还应考虑到它们之间还存在什么联系，比如动量是否守恒等等.2021/8/11 星期三112021/8/11 星期三12演讲完毕，谢谢观看！2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14
