电磁感应中“滑轨”问题(含双杆)归类(2)

2019-04-23 18:55

例10(04全国2) 图中

a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方

向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的为

a1b1段与a2b2段是竖直的.距离为小l1,c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离

xyl2。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,它们都垂直于导轨并与导轨保

持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆11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。

3、磁场方向与导轨平面不垂直

例11、如图所示,ab和cd是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨,ae和cf是平行的足够长倾斜导轨,整个装置放

在竖直向上的匀强磁场中。在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1,在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2,两棒与导轨间接触良好,构成一个闭合回路。已知磁场的磁感应强度为B,导轨间距为L,倾斜导轨与水平面夹角为θ,导体棒1和2质量均为m,电阻均为R。不计导轨电阻和一切摩擦。现用一水平恒力F作用在棒1上,从静止开始拉动棒1,同时由静止开始释放棒2,经过一段时间,两棒最终匀速运动。忽略感应电流之间的作用,试求: (1)水平拉力F的大小;

(2)棒1最终匀速运动的速度v1的大小。

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B e θ a 2 c 1 F b d f θ 三、轨道滑模型

例12、如图所示,abcd为质量m的U形导轨,ab与cd平行,放在光滑绝缘的水平面上,另有一根质量为m的金属棒PQ平

行bc放在水平导轨上,PQ棒右边靠着绝缘竖直光滑且固定在绝缘水平面上的立柱e、f,U形导轨处于匀强磁场中,磁场以通过e、f的O1O2为界,右侧磁场方向竖直向上,左侧磁场方向水平向左,磁感应强度大小都为B,导轨的bc段长度为L,金属棒PQ的电阻R,其余电阻均可不计,金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数为μ,在导轨上作用一个方向向右,大小F==mg的水平拉力,让U形导轨从静止开始运动.设导轨足够长.求: (1)导轨在运动过程中的最大速度υm

(2)若导轨从开始运动到达到最大速度υm的过程中,流过PQ棒的总电量为q,则系统增加的内能为多少?

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四、绳连的“双杆滑动”问题

例13

两金属杆ab和cd长均为l ,电阻均为R,质量分别为M和m,M>m,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,两金属杆处在水平位置,如图4所示,整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感强度为B,若金属杆ab正好匀速向下运动,求运动速度。

电磁感应中的双杆运动问题

例14(2006年高考重庆卷第21题)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度V2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是( )

A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+

B.cd杆所受摩擦力为零

C.回路中的电流强度为

D.μ与V1大小的关系为μ=

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例15(2006年高考广东卷第20题)如图所示,在磁感应强度大小为B,方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为

的匀质金属杆

,开始时两根

金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的

电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度撞击杆的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的C点。

C点与杆

初始位置相距为S。求:

(1)回路内感应电流的最大值;

(2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量;

(3)当杆

与杆

的速度比为

时,

受到的安培力大小。

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例16(2004年高考全国I卷第24题)图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感强度B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在平面(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、m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。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。

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例17(2004年高考广东卷第15题)如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为

,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为

,已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度

沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。

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