电磁感应中的导轨与导体棒问题ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。电磁感应中的导轨与导体棒问题严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发

2、事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。电动式电动式发电式发电式阻尼式阻尼式v v0 0F F运动特点运动特点最终特征最终特征a a逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小的减速运动的减速运动的减速运动的减速运动静止静止静止静止a a逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小的加速运动的加速运动的加速运动的加速运动匀速匀速匀速匀速a a逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小的加速运动的加速运动的加速运动的加速运动匀速匀速匀速匀速基本模型基本模型I I=0 =0 (或恒定或恒定或恒定或恒定)I I 恒定恒定恒定恒定I I=0=0常见单棒问题模型严格执行突发事件

3、上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。阻尼式单棒1 1电路特点电路特点电路特点电路特点2 2安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力为阻力，并随速安培力为阻力，并随速安培力为阻力，并随速安培力为阻力，并随速度减小而减小。度减小而减小。度减小而减小。度减小而减小。3 3加速度特点加速度特点加速度特点加速度特点加速度随速度减小而减小加速度随速度减小而减小加速度随速度减小而减小加速度随速度减小而减小v vt tO Ov v0 04 4运动特点运动特点运动特点运动特点a a减小的减速运动减小的减速运动减小的减速运动减小的减速运动5

4、 5最终状态最终状态最终状态最终状态静止静止静止静止导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度为为为为v v时，电动势时，电动势时，电动势时，电动势E EBlvBlv严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。6 6三个规律三个规律三个规律三个规律(1)(1)能量关系：能量关系：能量关系：能量关系：(2)(2)电量关系：电量关系：电量关系：电量关系：(3)(3)瞬时加速度：瞬时加速度：瞬时加速度：瞬时加速度：阻尼式单棒阻尼式单棒一、单棒问题：一、单棒问题：严格执行突发事件上

5、报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。【例1】如图所示，光滑的U型金属导轨PQMN水平地固定在竖直向上的匀强磁场中磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，QM之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为m，电阻也为R的金属棒ab，恰能放在导轨之上并与导轨接触良好当给棒施加一个水平向右的冲量，棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行求：（1）开始运动时，棒中的瞬间电流i和棒两端的瞬间电压u分别为多大？（2）当棒的速度由v0减小到 v的过程中，棒中产生的焦耳热Q是多少？棒向右滑行的位移x有多大？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制

6、度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。变式训练1：AB杆受一冲量作用后以初速度 v0=4m/s，沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m，电阻为R=2，其余的电阻不计，磁感强度B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=102C，(g取10m/s2)求上述过程中:(1)AB杆运动的距离；(2)AB杆运动的时间；(3)当杆速度为2m/s时其加速度为多大？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。发电

7、式单棒1 1电路特点电路特点电路特点电路特点导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度为为为为v v时，电动势时，电动势时，电动势时，电动势E EBlvBlv2 2安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力为阻力，并随速度增大而增大安培力为阻力，并随速度增大而增大安培力为阻力，并随速度增大而增大安培力为阻力，并随速度增大而增大3 3加速度特点加速度特点加速度特点加速度特点加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小4 4运动特点运动特点运动特点运动特点a a减小的加速运动减小的加速运动

8、减小的加速运动减小的加速运动t tv vO Ov vmm5 5最终状态最终状态最终状态最终状态匀速运动匀速运动匀速运动匀速运动严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。6 6两个极值两个极值两个极值两个极值(1)(1)v=v=0 0时时时时,有最大加速度：有最大加速度：有最大加速度：有最大加速度：(2)(2)a=a=0 0时时时时,有最大速度：有最大速度：有最大速度：有最大速度：发电式单棒严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7 7稳定后的能量转化规律

9、稳定后的能量转化规律稳定后的能量转化规律稳定后的能量转化规律8 8起动过程中的三个规律起动过程中的三个规律起动过程中的三个规律起动过程中的三个规律(1)(1)动量关系：动量关系：动量关系：动量关系：(2)(2)能量关系：能量关系：能量关系：能量关系：(3)(3)瞬时加速度：瞬时加速度：瞬时加速度：瞬时加速度：发电式单棒严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。【例2】如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab.导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下,金属棒ab在一

10、水平恒力F作用下由静止开始向右运动则()A随着ab运动速度的增大，其加速度也增大B外力F对ab做的功等于电路中 产生的电能C当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率D无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定 等于电路中产生的电能答案：CD严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。9 9几种变化几种变化几种变化几种变化(4)(4)拉力变化拉力变化拉力变化拉力变化(3)(3)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

11、(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 F F B BFQBPCDA竖直竖直竖直竖直倾斜倾斜倾斜倾斜严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。变变式式训训练练2.在在磁磁感感应应强强度度为为B的的水水平平均均强强磁磁场场中中，竖竖直直放放置置一一个个冂冂形形金金属属框框ABCD，框框面面垂垂直直于于磁磁场场，宽宽度度BCL，质质量量m的的金金属属杆杆PQ用用光光滑滑金金属属套套连连接接在在框框架架AB和和CD上上如如图图.金金属属杆杆PQ电阻为电阻为R，当杆自，当杆自静止静止开始沿框架下滑时：开始沿

12、框架下滑时：(1)开始下滑的加速度为多少开始下滑的加速度为多少?(2)框内感应电流的方向怎样？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金属杆下滑的最大速度是多少?QBPCDA解解:开始开始PQ受力为受力为mg,mg所以所以 a=gPQ向下加速运动向下加速运动,产生顺时针方向感应电流产生顺时针方向感应电流,受到向上的磁场力受到向上的磁场力F作用。作用。IF当当PQ向下运动时，磁场力向下运动时，磁场力F逐渐的增大，逐渐的增大，加速度逐渐的减小，加速度逐渐的减小，V仍然在增大，仍然在增大，当当G=F时，时，V达到最大速度。达到最大速度。Vm=mgR/B2 L2(1)(2)(3)即：即

13、：F=BIL=B2 L2 Vm/R=mg严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。变式训练变式训练3.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，金属导体，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体导体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，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体，当金属导体ab从静止自从静止自由下落由下落0.8s时，突然接通电键时，突

14、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的运动情况的运动情况（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 若从金属导体若从金属导体ab从静止下落到接通电从静止下落到接通电键键K的时间间隔为的时间间隔为t,ab棒以后的运动棒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。mgF严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。解析：

15、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棒受到的瞬时安培力棒受到的瞬时安培力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棒先做加速度减小的减速运动，再做匀速棒先做加速度减小的减速运动，再做匀速直线运动直线运动（3）若安培力）若安培力F=G：则则ab棒始终做匀速直线运动棒始终做匀速直线运动KabmgF严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件

16、。课后巩固课后巩固.如图如图1所示，两根足够长的直金属导轨所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为的绝缘斜面上，两导轨间距为L,M、P两两点间接有阻值为点间接有阻值为R的电阻。一根质量为的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆的均匀直金属杆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，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金

17、属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由）由b向向a方向看到的装置如图方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；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）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为杆的速度大小为v时，求此时时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。杆可以达到的速度最大值。RabBLNMQPbB图图1图图2mgNF严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制

18、止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。RabBLNMQPbB图图1图图2若若ab与导轨间存在与导轨间存在动摩擦因数为动摩擦因数为，情，情况又怎样？况又怎样？bBmgNFf当当 F+f=mgsin时时ab棒以最大速度棒以最大速度V m 做匀速运动做匀速运动F=BIL=B2 L2 Vm/R=mgsin-mgcosVm=mg(sin-cos)R/B2 L2 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。电动式单棒电动式单棒1 1电路特点电路特点电路特点电路特点导体为电动边，运动后产生反导体为电动边，运动后产生反导体为电动边，运动后产生

19、反导体为电动边，运动后产生反电动势。电动势。电动势。电动势。2 2安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力的特点安培力为运动动力，并随速度减小而减小。安培力为运动动力，并随速度减小而减小。安培力为运动动力，并随速度减小而减小。安培力为运动动力，并随速度减小而减小。3 3加速度特点加速度特点加速度特点加速度特点加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小4 4运动特点运动特点运动特点运动特点a a减小的加速运动减小的加速运动减小的加速运动减小的加速运动t tv vO Ov vmm5 5最终状态最终状态最终状态最终状态匀速运动匀速运动匀速运动匀速运动严

20、格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。6 6两个极值两个极值两个极值两个极值(1)(1)最大加速度：最大加速度：最大加速度：最大加速度：(2)(2)最大速度：最大速度：最大速度：最大速度：v=v=0 0时时时时,E E反反反反=0,=0,电流、加速度最大电流、加速度最大电流、加速度最大电流、加速度最大稳定时，稳定时，稳定时，稳定时，电流为电流为电流为电流为0,0,加速度为加速度为加速度为加速度为0 0，速度最大速度最大速度最大速度最大电动式单棒电动式单棒严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7 7几种变化几种变化几种变化几种变化(1)(1)导轨不光滑导轨不光滑导轨不光滑导轨不光滑(2)(2)倾斜导轨倾斜导轨倾斜导轨倾斜导轨 (3)(3)有初速度有初速度有初速度有初速度(4)(4)磁场方向变化磁场方向变化磁场方向变化磁场方向变化v v0 0 B B电动式单棒电动式单棒