法拉第电磁感应定律的应用-导轨问题 ppt.pptVIP

电磁导轨问题涉及力学、功能关系、电磁学等一系列基本概念、基本规律和科学思维方法。分清不同性质的导轨，熟悉各种导轨中导体的运动性质、能量转化特点和极值规律，对于吃透基本概念，掌握基本规律，提高科学思维和综合分析能力，具有重要的意义。 发电式导轨的基本特点和规律 如图1所示，间距为l的平行导轨与电阻R相连，整个装置处在大小为B、垂直导轨平面向上的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体从静止开始沿导轨滑下，已知导体与导轨的动摩擦因数为μ。 1.电路特点: 导体为发电边，与电源等效，当导体的速度为v时，其中的电动势为 3.加速度特点 加速度随速度增大而减小，导体做加速度减小的加速运动 4.两个极值的规律 当v=0时，FB=0， 加速度最大为am=g（sinθ-μcosθ） 当a=0时，ΣF=0，速度最大，根据平衡条件有 mgsinθ=μmgcosθ+ 所以，最大速度为 ： 匀速运动时能量转化规律 当导体以最大速度匀速运动时，重力的机械功率等于安培力功率（即电功率）和摩擦力功率之和，并均达到最大值。 PG=PF+Pf 当μ=0时，重力的机械功率就等于安培力功率，也等于电功率，这是发电导轨在匀速运动过程中，最基本的能量转化和守恒规律。 mgvmsinθ=Fmvm=ImEm ★ 2、（92年）(6分)如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，bc段的电阻为R，其它电阻均可忽略。ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为l，质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动。整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直。现用一恒力F竖直向上拉ef，当ef匀速上升时，其速度的 大小为多少? 3、如图所示，光滑的“∏”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好。磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域。现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域后，恰好作匀速运动。以下说法中正确的有（ ） A．若B2=B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑 B．若B2=B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑 C．若B2B1，金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑 D．若B2B1，金属棒进入B2 区域后可能先减速后匀速下滑 BCD ★ ★ 4、（93年）(5分)两金属杆ab和cd长均为l，电阻均为R，质量分别为M和m，Mm。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金属杆都处在水平位置，如图所示。整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动的速度。 ★ ★ 5、（2004全国理综）磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m1和m2，两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示 位置时，已匀速向上运动，求 此时作用于两杆的重力的功率 的大小和回路电阻上的热功率。 5、解答： E = B(l2 - l1) υ ① I = E /R ②F1 = BI l1 (方向向上) ③ F2 = BI l2 (方向向下) ④ F - m1g - m2g + F1 - F2 = 0 ⑤I = [F – (m1 + m2)g] / [B (l2 - l1)] ⑥ υ = [F – (m1 + m2)g]R / [B2(l2 - l1)2] ⑦作用于两杆的重力功率的大小 P = (m1 + m2)gυ ⑧ 电阻上的热功率 P′= I2R ⑨P = [F – (m1 + m2)g]R (m1 + m2)g / [B2(l2 - l1)2] P′= [F – (m1 + m2)g]2R / [B (l2 - l1)]2 R1 R2 l a b M N P Q B v ★ 6、（05天津卷）（16分）图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功