电磁感应——单棒模型

电磁感应中的动力学和能量问题——单棒模型电磁感应中的导轨问题能量转化运动情况分析动力学观点动量观点能量观点牛顿定律平衡条件动量定理动量守恒功能关系能量守恒电学问题力学问题tnEBlvErREI楞次定律、右手定则maF合21222121mvmvW合能量守恒BIlF安电动式发电式阻尼式v0F一、单棒模型运动特点功能关系放电式无外力充电式Fv0有外力充电式lFRab例1：定值电阻R，导体棒ab电阻r，水平光滑导轨间距l，匀强磁场磁感应强度为B，ab棒质量为m，开始静止，当受到一个向右恒力F的作用。rB1、试分析ab棒的运动情况？marRvlBFFF22安加速度a减小的加速运动发电式单棒FRabr2、若ab向右运动位移为x时，速度达到最大值，这一过程中通过回路某一横截面的电量为多少？R上产生的焦耳热又为多少？rRRlBrRmFFxQR44222)(442222)(,21lBrRmFFxQmvQFxm热热发电式单棒tEtrREtIq又,rRBlxrRq3、其他条件不变，ab棒质量为m，开始时静止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率P保持不变，则：①、ab将如何运动？②、ab的最大速度是多少？这时ab两端的电压为多少？marRvlBvPFF22安F减小，F安增加，做加速度a减小的加速运动BlrRPvlrRBlvBvPmmm)(,rRPRUbavRabr→F③、若ab向右运动时间为t时，速度达到最大值，这一过程中回路产生的焦耳热为多少，电阻R产生的焦耳热又为多少？222)(lBrRmPPtQ热rRRlBrRmPPtQR222)(vRabr→F221mmvWPt克安克安热WQ5．几种变化(3)拉力变化(4)导轨面变化（竖直或倾斜）(1)电路变化(2)磁场方向变化FB加沿斜面恒力通过定滑轮挂一重物FFBF若匀加速拉杆则F大小恒定吗？加一开关NM发电式单棒Kab例、若从金属导体ab从静止下落，磁场区域足够大，经过一段时间接通电键K。ab棒以后的运动情况有几种可能？试用v-t图象描述。解析：因为导体棒ab自由下落的时间t没有确定，所以电键K闭合瞬间ab的速度无法确定，使得ab棒受到的瞬时安培力F与G大小无法比较，因此存在以下可能：（1）若安培力FG：则ab棒先做变加速运动，再做匀速直线运动（2）若安培力FG：则ab棒先做变减速运动，再做匀速直线运动（3）若安培力F=G：则ab棒始终做匀速直线运动KabmgF例1：定值电阻R，导体棒ab质量为m，电阻r，水平光滑导轨间距l，匀强磁场磁感应强度为B。给棒一瞬时冲量，使棒以初速度V0水平冲出。bv0Rar1、阻尼式单棒(热身训练）（1）试分析棒的运动情况（2）若已知了棒整个过程中的位移x,还能得出那些物理量？例、如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体ab的质量为0.2g，电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体ab从静止自由下落0.8s时，突然接通电键K。（设导轨足够长，g取10m/s2）求：（1）电键K接通前后，金属导体ab的运动情况（2）金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。KabVm=8m/sV终=2m/s若从金属导体ab从静止下落到接通电键K的时间间隔为t,ab棒以后的运动情况有几种可能？试用v-t图象描述。mgFFF3．稳定后的力学规律与能量转化规律rRBlvFvmm2)(lRrBlvBFFm安外受力平衡功率平衡