单棒切割磁感线运动ppt课件.ppt

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1、(1)运动情况分析,一、单棒:初速度V0,加速度不断减小的减速运动,最后静止。,(2)能量分析,(3)电量分析,例1:如图所示,在竖直向上磁感强度为B的匀强磁场中,放置着一个宽度为L的金属框架,框架的右端接有电阻R一根质量为m,电阻忽略不计的金属棒受到外力冲击后,以速度v沿框架向左运动已知棒与框架间的摩擦系数为,在整个运动过程中,通过电阻R的电量为q,设框架足够长求:(1)棒运动的最大距离;(2)电阻R上产生的热量。,二、单棒:1.恒力F(初速度为0),(1)运动情况分析,加速度不断减小的加速运动,最后匀速运动。,(2)能量分析,(3)电量分析,R,x,F,F,例2:如图所示,两根平行的光滑长

2、导轨处于同一水平面内,相距为L。导轨左端用阻值为R的电阻相连,导轨的电阻不计,导轨上跨接一电阻为r的金属杆,质量为m,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,现对杆施加一水平向右的恒定拉力F,使它由静止开始运动。求(1)当杆的速度为r时,杆的加速度(2)杆稳定时的速度(3)若杆从静止到达稳定的过程中,杆运动的距离为S,则此过程回路中产生的热量为多少。,变式1:如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5m,电阻可忽略不计,其所在平面与水平面成=37角有一磁感应强度B=0.8T的匀强磁场,方向垂直于导体框平面一根质量m=0.2kg、电阻为R=2的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,某时刻

3、起将导体棒由静止释放已知导体棒与框架间的动摩擦因数=0.5.(已知sin37=0.6,cos37=0.8,g=10m/s2) (1)求导体棒刚开始下滑时的加速度的大小(2)求导体棒运动过程中的最大速度和重力的最大功率(3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中,通过导体棒横截面的电量Q=2C,求导体棒在此过程中消耗的电能,二单棒:2.恒力F(初速度不为0),(1)运动情况分析,F安 F加速度不断减小的加速运动,最后匀速运动。,(2)能量分析,(3)电量分析,R,x,F,F,V0,F安F加速度不断减小的减速运动,最后匀速运动。,F安= F匀速运动。,例3:如图所示PQ、MN为足够长的两平行金

4、属导轨,它们之间连接一个阻值R=8的电阻;导轨间距为L=1m;一质量为m=0.1kg,电阻r=2,长约1m的均匀金属杆水平放置在导轨上,它与导轨的滑动摩擦因数=3/5,导轨平面的倾角为=30在垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,今让金属杆AB由静止开始下滑,下滑过程中杆AB与导轨一直保持良好接触,杆从静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q=lC,求:(1)当AB下滑速度为2m/s时加速度的大小(2)AB 下滑的最大速度(3)从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量,变式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

5、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),变式4:如图所示,两根足够长相距为L的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角 53,导轨处在竖直向上的有界匀强磁场中,有界匀强磁场的宽度 ,导轨上端连一阻值R=1的电阻。质量m=1kg、电阻r=1的细金属棒ab垂直放置在导轨上,开始时与磁场上边界距离 ,现将棒ab由静止释放,棒ab刚进入磁场时恰好做匀速运动。棒ab在下滑过程中与导轨始终接触良好,导轨

6、光滑且电阻不计,取重力加速度g = 10m/s2。求:(1)棒ab刚进入磁场时的速度v;(2)磁场的磁感应强度B;(3)棒ab穿过过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q 。,三、单棒:恒加速度a,(1)运动情况分析,加速度不变的加速运动,(2)能量分析,(3)电量分析,R,x,F,F,a恒定,运动学方程:,例4:如图所示,足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内,导轨间距为l,b、c两点间接一阻值为R的电阻ef是一水平放置的导体杆,其质量为m、有效电阻值为R,杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直现用一竖直向上的力F拉导体杆,使导体杆从静止

7、开始做加速度为 的匀加速直线运动,在上升高度为h的过程中,拉力做功为W,g为重力加速度,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用求:(1)导体杆上升到h时所受拉力F的大小;(2)导体杆上升到h过程中通过杆的电量;(3)导体杆上升到h过程中bc间电阻R产生的焦耳热,变式5:如图所示,在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨,与水平面间的夹角=30,间距L=0.5m,上端接有阻值R=0.3的电阻匀强磁场的磁感应强度大小B=0.4T,磁场方向垂直导轨平面向上一质量m=0.2kg,电阻r=0.1的导体棒MN,在平行于导轨的外力F作用下,由静止开始向上做匀加速运动,运动过程中导体棒始终与导轨垂直,且接触良好当

8、棒的位移d=9m时,电阻R上消耗的功率为P=2.7W其它电阻不计, g取10 m/s2求:(1)此时通过电阻R上的电流;(2)这一过程通过电阻R上的电荷量q;(3)此时作用于导体棒上的外力F的大小,四、单棒:恒功率P,(1)运动情况分析,加速度不断减小的加速运动,最后匀速运动。,(2)能量分析,(3)电量分析,R,x,F,F,P恒定,例5:如图18所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向

9、垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题.(1)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程所需的时间是多少?,变式6:如图所示,倾角30、宽为L1m的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度B1T、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上。现用一平行于导轨的F牵引一根质量m0.2kg、电阻R1的导体棒ab由静止开始沿导轨向上滑动;牵引力的功率恒定为P=90W,经过t=2s导体棒刚达

10、到稳定速度v时棒上滑的距离s=11.9m。导体棒ab始终垂直导轨且与导轨接触良好,不计导轨电阻及一切摩擦,取g=10m/s2。求:(1)从开始运动到达到稳定速度过程中导体棒产生的焦耳热Q1;(2)若在导体棒沿导轨上滑达到稳定速度前某时刻撤去牵引力,从撤去牵引力到棒的速度减为零的过程中通过导体棒的电荷量为q=0.48C,导体棒产生的焦耳热为Q2=1.12J,则撤去牵引力时棒的速度v多大?,变式7:如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直放在P、Q导轨上,导体棒ef与P、Q导轨间的动摩擦因

11、数为。质量为M的正方形金属框abcd的边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,金属框a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框的上半部分处在磁感应强度大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动时计时,悬挂金属框的细线的拉力T随时间t的变化如图乙所示,求:(1)t0时刻以后通过ab边的电流;(2)t0时刻以后导体棒ef运动的速度;(3)电动机牵引力的功率P。,解题中做好以下四分析:,课堂小结,切割磁感线 ,感应电流 ,受安培力 ,运动状态变化, 切割速度变化,趋于或达到稳定状态,电路分析、受力分析、运动分析(可结合图像)、功和能的分析,

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