高中物理电磁感应单棒、双棒问题

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一、电磁感应单棒问题

1、阻尼式:水平导轨光滑,给棒以水平初速度,如下图。

棒运动图像

运动特点:a逐渐减小的减速运动。

最终特征:静止,I=0。

电路特点:导体棒相当于电源。

安培力的特点:安培力为阻力,并随速度减小而减小。

加速度特点:加速度随速度减小而减小,

电量关系:

2、电动式:水平导轨光滑,回路接一电源,棒从静止开始运动,如下图。

运动特点:a逐渐减小的加速运动。

最终特征:匀速,I=0。

3、发电式:水平导轨光滑,棒受一水平恒力F作用,如下图。

运动图像

运动特点:a逐渐减小的加速运动。

最终特征:匀速,I=0。

电路特点:导体棒相当于电源,当速度为v时,电动势E=Blv。

安培力的特点:,安培力为阻力,并随速度增大而增大。

二、电磁感应无外力双棒问题

1、无外力等距式:水平等距导轨光滑放置两导体棒1、2,现给棒2以水平初速度,如下图。

运动特点:棒1做a逐渐减小的加速运动,杆2做a逐渐减小的减速运动。

最终特征:v1=v2,I=0。

2、无外力不等距式:水平两段不等距的光滑导轨上放置两导体棒1、2,现给棒1以水平初速度,如下图。

运动特点:杆1做a逐渐减小的减速运动,杆2做a逐渐减小的加速运动。

最终特征:a=0,I=0,L1v1=L2v2。

三、电磁感应有外力双棒问题

1、有外力等距式:水平等距导轨光滑放置两导体棒1、2,现给棒2以水平恒力F,如下图。

运动特点:杆1做a逐渐增大的加速运动,杆2做a逐渐减小的加速运动。

最终特征:a1=a2,Δv 恒定,I 恒定。

2、有外力不等距式:水平两段不等距的光滑导轨上放置两导体棒1、2,现给棒1以水平恒力F,如下图。

运动特点:杆1做a渐小的加速运动,杆2做a渐大的加速运动。

最终特征:a1≠a2,a1、a2恒定,I 恒定。


练习题:

1、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见左下图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,vF的关系如右下图.(取重力加速度g=10m/s²)

(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?

(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大?

(3)由vF图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

2、无限长的平行金属轨道M、N,相距L=0.5m,且水平放置;金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动,两金属棒的质量mb=mc=0.1kg,电阻Rb=RC=1Ω,轨道的电阻不计.整个装置放在磁感强度B=1T的匀强磁场中,磁场方向与轨道平面垂直(如图).若使b棒以初速度V0=10m/s开始向右运动,求:

(1)c棒的最大加速度;

(2)c棒的最大速度。

3、如图所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成.其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r.另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60°,求:

(1)ab棒在N处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少?
(2) cd棒能达到的最大速度是多大?
(3)ab棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少?

4、如图所示足够长的导轨上,有竖直向下的匀强磁场,磁感强度为B,左端间距L1=4L,右端间距L2=L。现在导轨上垂直放置ab和cd两金属棒,质量分别为m1=2m,m2=m;电阻R1=4R,R2=R。若开始时,两棒均静止,现给cd棒施加一个方向向右、大小为F的恒力,求:


(1)两棒最终加速度各是多少;
(2)棒ab上消耗的最大电功率

电磁感应单双棒问题ppt

高中物理知识点总结

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