1、第7讲 电磁感应中的单杠模型 听课手册角度角度1 1 单杆与电阻构成回路单杆与电阻构成回路角度角度3 3 单杆的振动（简谐运动）单杆的振动（简谐运动）跟踪训练跟踪训练备用习题备用习题常见的单杆模型分析常见的单杆模型分析示意图示意图_运动运动分析分析_能量能量分析分析续表角角 度度 1角度1 单杆与电阻构成回路角角 度度 1角角 度度 1角角 度度 2角角 度度 2角角 度度 2答案答案 见解析角角 度度 2角角 度度 3角度3 单杆的振动(简谐运动)角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3角角 度度 3 备备 用用 习习 题题1.如图甲
2、,倾角=30的足够长光滑平行金属导轨,导轨间距L=1 m,底端接有R=3 的定值电阻,导轨处在磁感应强度大小B=1 T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量m=0.5 kg、阻值r=1 的金属棒,在平行于导轨的拉力F作用下,由静止开始从CD处沿导轨向上加速运动,金属棒的速度位移图像如图乙所示,金属棒始终与导轨垂直并接触良好,导轨电阻忽略不计,重力加速度g取10 m/s2,求:备备 用用 习习 题题(1)通过金属棒的电荷量为1 C时,金属棒的位移大小;备备 用用 习习 题题(2)速度v=2 m/s时,电阻R的发热功率;备备 用用 习习 题题(3)金属棒从CD处沿导轨向上运动x=2 m的过程中,
3、外力F做的功.备备 用用 习习 题题2.某研发小组设计了一个臂力测试仪.装置的简化原理图如图甲所示,两平行金属导轨MM、NN竖直放置,两者间距为L=1 m,在M、N间和M、N间分别接一个阻值为R=1.5 的电阻,在两导轨间EFGH矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d=0.5 m的磁场,磁感应强度变化如图丙所示,已知B0=0.75 T,t0=0.25 s.一质量为m=0.5 kg、长为L=1 m、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒与弹簧相连,弹簧下端固定,弹簧伸至原长后其顶端恰好与EF在同一条直线上.测试者利用臂力将导体棒向下压至某位置后释放,导体棒向上运动经过HG时,会与HG处的压力传
4、感器发生撞击(图乙为装置的侧视图),压力传感器可以显示撞击力的大小,以此来反映臂力的大小.备备 用用 习习 题题(1)为测试其电特性,进行如下实验:磁场区域内的磁感应强度如图丙所示,求0t0时间内流过MN的电流I的大小和方向;备备 用用 习习 题题(2)为测试其力特性,在tt0这段时间内进行如下实验:设某次测试中,将弹簧压缩至AB位置后释放,AB与EF间的竖直距离为2d,当导体棒进入磁场的瞬间,加速度为2g,导体棒运动到HG时压力传感器示数恰好为0.已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比,导体棒运动中与导轨始终保持接触良好且导轨电阻不计,重力加速度g取10 m/s2,求:备备 用用 习习
5、题题导体棒出磁场时弹簧的弹性势能;备备 用用 习习 题题导体棒向上运动过程中产生的焦耳热.备备 用用 习习 题题 备备 用用 习习 题题(1)求导体棒ab在0至0.25T内通过的电荷量;备备 用用 习习 题题(2)求MN边在一个周期内产生的焦耳热;备备 用用 习习 题题(3)求在0至0.25T内外力F的冲量;备备 用用 习习 题题(4)已知简谐运动的回复力系数k=100 N/m,求矩形金属框受到的摩擦力与外力F等大同向时导体棒的位置.跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练(1)D刚熄灭时，导体棒的速度大小；跟跟 踪踪 训训 练练(2)初始时刻，回路中的电流大小和导体棒的加速度大小；跟跟 踪踪 训训 练练(3)导体棒运动的整个过程中的位移大小；跟跟 踪踪 训训 练练跟跟 踪踪 训训 练练(4)导体棒运动的整个过程中其产生的焦耳热.
