第二十二講-電磁感應與動量結合

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第二十二講 電磁感應與動量結合電磁感應與動量的結合主要有兩個考點：對與單桿模型，則是與動量定理結合。例如在光滑水平軌道上運動的單桿(不受其他力作用)，由于在磁場中運動的單桿為變速運動，則運動過程所受的安培力為變力，依據(jù)動量定理，而又由于，由以上四式將流經(jīng)桿電量q、桿位移x及速度變化結合一起。對于雙桿模型，在受到安培力之外，受到的其他外力和為零，則是與動量守恒結合考察較多一、安培力沖量的應用例1：如圖所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的勻強磁場分布在寬度為L的區(qū)域內，現(xiàn)有一個邊長為a（aL）的正方形閉合線圈以初速度v0垂直磁場邊界滑過磁場后，速度為v(vv0)，那么線

2、圈（ B ）A. 完全進入磁場中時的速度大于（v0+v）/2 B. 完全進入磁場中時的速度等于（v0+v）/2 C. 完全進入磁場中時的速度小于（v0+v）/2 D. 以上情況均有可能分析：進入和離開磁場的過程分別寫動量定理（安培力的沖量與電荷量有關，電荷量與磁通量的變化量有關，進出磁場的安培力沖量相等）點評：重點考察了安培力沖量與電荷量關系。例2：如圖所示,在水平面上有兩條導電導軌MN、PQ，導軌間距為d，勻強磁場垂直于導軌所在的平面向里，磁感應強度的大小為B，兩根完全相同的金屬桿1、2間隔一定的距離擺開放在導軌上，且與導軌垂直。它們的電阻均為R，兩桿與導軌接觸良好，導軌電阻不計，金屬桿的摩

3、擦不計。桿1以初速度v0滑向桿2，為使兩桿不相碰，則桿2固定與不固定兩種情況下，最初擺放兩桿時的最少距離之比為( C ) A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:1 分析：列兩次動量定理，根據(jù)電荷量計算位移。二、動量守恒與動量定理在電磁感應中的應用例3：如圖所示,兩根平行的光滑金屬導軌MN、PQ放在水平面上,左端向上彎曲,導軌間距為l,電阻不計。水平段導軌所處空間存在方向豎直向上的勻強磁場,磁感應強度為B。導體棒a與b的質量均為m,電阻值分別為Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平導軌上足夠遠處,a棒在弧形導軌上距水平面h高度處由靜止釋放。運動過程中導體棒與導軌接觸良好且始終與導軌垂直,重力

4、加速度為g。(1)求a棒剛進入磁場時受到的安培力的大小和方向。(2)求最終穩(wěn)定時兩棒的速度大小。(3)從a棒開始下落到最終穩(wěn)定的過程中,求b棒上產生的內能。例4：如圖所示，光滑導軌EF、GH等高平行放置，EG間寬度為FH間寬度的3倍，導軌右側水平且處于豎直向上的勻強磁場中，左側呈弧形升高。ab、cd是質量均為m的金屬棒，現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑，設導軌足夠長。試求：(1) ab、cd棒的最終速度；(2) 全過程中感應電流產生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）（2） 課后訓練1.（多選）如圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬光滑導軌位于同一水平面上，導軌上橫放著兩根相同的導體棒ab、cd與導軌構成

5、矩形回路。導體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質彈簧，兩棒的中間用細線綁住，它們的電阻均為R，回路上其余部分的電阻不計，在導軌平面內兩導軌間有一豎直向下的勻強磁場。開始時，導體棒處于靜止狀態(tài)。剪斷細線后，導體棒在運動過程中 ( AD ) A.回路中有感應電動勢B.兩根導體棒所受安培力的方向相同C.兩根導體棒和彈簧構成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒D.兩根導體棒和彈簧構成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒題目一般2.如圖所示，一質量為m 的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬軌道的底端向上滑行，軌道平面與水平面成角，兩導軌上端用一電阻相連，磁場方向垂直軌道平面向上，軌道與金屬桿ab的電阻不計并

6、接觸良好。金屬桿向上滑行到某一高度h后又返回到底端，在此過程中（ C ）qhabRBA.整個過程中合外力的沖量大小為2mv0B.下滑過程中合外力所做的功等于電阻R上產生的焦耳熱C.下滑過程中電阻R上產生的焦耳熱小于D.整個過程中重力的沖量大小為零分析：導體棒滑到斜面底端的速度比v0小，因為有安培力做負功，轉化為R的焦耳熱。A考察了動量定理，D考察了沖量。難點：C選項。上滑過程中產生的焦耳熱，但是下滑的速度小，安培力做功小，產生的焦耳熱少。3.(多選)足夠長的光滑金屬導軌、水平平行固定，置于豎直向上的勻強磁場中，在導軌上放兩條金屬桿、，兩桿平行且與導軌垂直接觸良好。設導軌電阻不計，兩桿的電阻為定

7、值。從某時刻起給施加一與導軌平行方向向右的恒定拉力作用，則以下說法正確的是（ BD ）A向左做加速運動B受到的安培力始終向左C一直做勻加速直線運動D、均向右運動，運動后的速度始終不會相等，但最終速度差為一定值4.如圖所示，豎直放置的兩光滑平行金屬導軌，置于垂直于導軌平面向里的勻強磁場中，兩根質量相同的導體棒a和b，與導軌緊密接觸且可自由滑動。先固定a，釋放b，當b的速度達到10m/s時，再釋放a，經(jīng)過1s后，a的速度達到12m/s，則（1）此時b的速度大小是多少？（2）若導軌很長，a、b棒最后的運動狀態(tài)?！敬鸢浮?1)18m/s (2)以共同速度做加速度為g的勻加速運動5.質量為m的金屬棒ab

8、，可以無摩擦地沿水平的平行導軌MN與PQ滑動，兩導軌間寬度為d，導軌的M、P端與阻值為R的電阻相連，其他電阻不計，導軌處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B，設棒ab的初速度為v0，求棒ab停止下來時滑行的距離及在此過程中通過棒的電荷量?！敬鸢浮?.如圖所示，足夠長的光滑水平導軌的間距為l，電阻不計，垂直軌道平面有磁感應強度為B的勻強磁場，導軌上相隔一定距離放置兩根長度均為l的金屬棒，a棒質量為m，電阻為R，b棒質量為2m，電阻為2R現(xiàn)給a棒一個水平向右的初速度v0，求：（a棒在以后的運動過程中沒有與b棒發(fā)生碰撞）（1）b棒開始運動的方向：（2）當a棒的速度減為時，b棒剛好碰到了障礙物，經(jīng)過

9、很短時間t0速度減為零（不反彈）求碰撞過程中障礙物對b棒的沖擊力大?。海?）b棒碰到障礙物后，a棒繼續(xù)滑行的距離【答案】(1) 向右 (2) (3)【2017貴州聯(lián)考】如圖所示，MN、PQ兩平行光滑水平導軌分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導軌在N、Q端平滑連接，M、P端連接定值電阻R，質量M=2kg的cd絕緣桿垂直靜止在水平導軌上，在其右側至N、Q端的區(qū)域內充滿豎直向上的勻強磁場?，F(xiàn)有質量m=1kg的ab金屬桿以初速度v0=12m/s水平向右與cd絕緣桿發(fā)生正碰后，進入磁場并最終未滑出，cd絕緣桿則恰好能通過半圓導軌最高點，不計其它電阻和摩擦，ab金屬桿始終與導軌垂直且接觸良好，取g=10

10、m/s2，求：（1）cd絕緣桿通過半圓導軌最高點時的速度大小v；（2）電阻R產生的焦耳熱Q。分析：ab與cd碰撞后，cd圓周運動，ab減速到零?？键c：圓周運動，動量守恒，動能定理【2018王后雄押題卷】考點：電磁感應的勻加速模型 根據(jù)圖像的截距和斜率求第一問 第二問 用動量定理 F-t圖像的面積表示F的沖量 根據(jù)最后F不變求出加速后的速度第三問 根據(jù)動量定理求出導線框出磁場的速度，然后再用能量守恒求出焦耳熱。25.（18分）如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌，固定在同一水平面上，磁感應強度為B的勻強磁場與導軌所在平面垂直，導軌電阻忽略不計，間距為L。兩根質量均為m的金屬桿甲、乙均在導軌上滑動且與導軌保持垂直，甲、乙的電阻均為R，t=0時刻在導軌上靜止。用一根輕繩繞過光滑定滑輪后沿兩導軌的中線與甲連接，并在下端掛一個質量為M的物體，將M釋放后，當它下落距離為h時（未落地），甲的速度v1，乙的速度v2，求（1）此過程中整個電路產生的電熱為多少？此過程所用時間？（2）求M下落距離為h時甲、乙與導軌組成的閉合回路的總電功率（3）閉合回路最終的穩(wěn)定電流多大？存在的問題：第二問計算總電功率為什么不能用熱功率的表達式計算。這其中存在什么問題。25.（1）甲、乙及M組成的系統(tǒng)能量守恒，-4分(2)