双导棒问题: 在电磁感应现象中.除了单导棒问题外.还存在较多的双导棒问题.这类问题的显著特征是:两导棒在切割磁感线时.相当于电池的串联或并联.组成闭合回路.而且.求解此类型问题最佳途径往往从能量守恒.动量守恒的角度出发.用发展.变化的眼光.多角度.全方位地发散思维.寻求相关物理量和公式.挖掘隐含条件.采用“隔离法 或“整体法 快捷作出解答.因此.双导棒问题更能反映考生的分析问题和解决问题的能力.特别是方法.技巧.思路均反映在解题中.是甄别考生层次拉大差距的优秀试题. 例1:如图所示两金属导棒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不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路.并悬挂于水平.光滑.不导电的圆棒两侧.两金属导棒都处于水平位置.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.若金属导棒ab正好匀速向下运动.求运动的速度. 分析和解:此题主要用来考查考生对力学中的受力分析.力的平衡.电磁感应.欧姆定律和安培力公式的掌握.此题也可从不同方法去解答. 解法一:采用隔离法.假设磁场B的方向是垂直纸面向里.ab杆向下匀速运动的速度为v.则ab棒切割磁感线产生的感应电动热大小.方向由a→b.cd棒以速度v向上切割磁感线运动产生感应电动势大小为.方向由d→c.回路中的电流方向由a→b→d→c.大小为①.ab棒受到安培力向上.cd棒受到安培力向下.大小均为FB即②.当ab棒匀速下滑时.令棒受到的导线拉力为T.则对ab有T+FB=mg ③.对cd有:T=FB+mg ④.由③④解得2FB=(M-m)g ⑤.再由②⑤可得.故. 解法二:采用整体法.把ab.cd柔软导线视为一个整体.∵M>m.∴整体动力为(M–m)g ①.ab棒向下.cd棒向上.整体所受安培力与整体动力相等时正好做匀速向下运动.则. 解法三:采用能量守恒法.将整个回路视为一个整体系统.用其速度大小不变.故动能不变.ab棒向下.cd棒向上运动过程中.因Mg>mg.系统的重力势能减少.将转化为回路的电能.电能量转化守恒定律①.而ε总=2ε ②.ε=BLv ③.联立①②③可得. 评析:此题为典型的双导棒在磁场中运动的问题.并且两根棒都切割磁感线产生感应电动势.对整个回路而言.相当于电池组的串联.整个回路中有电流流过.两棒都受安培力.在未达到稳定速度前.两棒均做变加速运动.当加速度减为零时.速度为最大.从以上三种解法来看.其解法三更显简便.思维灵活.故该题对考生的考查确实具有针对性. 例2:如图所示.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内.两导轨间距为L.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd.构成矩形回路.两根导体棒的质量皆为m.电阻皆为R.回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场.磁感应强度为B.该两导体棒可沿导轨无摩擦地滑行.开始时.棒cd静止.棒ab有指向棒cd的初速度度v0.若两导体棒在运动中始终不接触.求: (1)在运动中产生的焦耳热最多是多少? (2)当ab棒的速度变为初速度的时.cd棒的加速度是多少? 分析和解:此题主要用来考查考生对双棒运动的动态分析和终态推理以及两个守恒定律的熟练掌握情况.此题是一道层次较高的典型水平面双棒试题. ab棒向cd棒运动时.ab棒产生感应电动势.由于通过导轨和cd棒组成回路.于是回路中便产生感应电流.ab棒受到与运动方向相反的安培力作用做减速运动.而cd棒则在安培力作用下做加速运动.在ab棒的速度大于cd棒的速度时.回路中总有感应电流.ab棒继续减速.cd棒继续加速.而棒速度达到相同后.回路面积保持不变.磁通量不变化.即不产生感应电流.两棒的相同的速度v做匀速直线运动. (1)从初始至两棒达到速度相同的过程中.两棒组成的系统动量守恒.则有mv0=2mv ①.再根据能量守恒②.联立①②两式得:. (2)设ab棒的速度变为初速的时.cd棒的速度为v′.则再次由动量守恒定律可知 ③.此时回路中的感应电动势和感应电流分别是:④.⑤.此时cd棒所受安培力FB=BIL ⑥.cd棒的加速度 ⑦.联立 ①~⑦得 . 评析:此题将分析双棒的初态.过渡态.终态以及整个过程的运动情况.各个物理量的变化情况和动量守恒.能量守恒天然联系在一起.确实达到了命题人综合考查考生各方面分析问题和解决问题能力的目的.充分体现了命题专家以综合见能力的命题意图.即“着眼综合.立足基础.突出能力. 此题的确是一道经典考题. 通过对以上高考例题的分类处理.解析.从中发现.电磁学中的导棒问题内涵的确丰富.灵活.新颖.涉及面广.易于拓展和延伸.的确不愧为电磁学中的精华部分.高考试题是经典题目.通过分析和求解.更能启迪思维和培养各种能力.由于篇幅限制.此处不能将历年高考导棒试题列出.希望大家收集并加以适当的训练. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

电磁打点计时器是一种计时装置,请根据以下电磁打点计时器的相关实验回答下列问题:
在验证机械能守恒定律的实验中,质量
m=lkg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示,相邻计数点的时间间隔为0.02s,长度单位为cm,当地的重力加速度g=9.80m/s2:那么:
①纸带的
端与重物相连(填“左”或“右”).
②从起点O到打下计数点B的过程中,重力势能的减小量为△EP=
0.47
0.47
J,物体动能的增加量AEk=
0.46
0.46
  J.(计算结果取两位有效数字)

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(2010?连云港二模)如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计.整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B.在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动.已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=30°,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力.
(1)为使导体棒b能沿导轨向下运动,a的速度v不能超过多大?
(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字).

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如图所示,金属轨导MN和PQ平行,它们相距0.6m,匀强磁场B=1T,ab棒刚好搭在导轨上,当ab棒以速度V向右匀速滑动时,伏特表上的示数为3V,求:金属棒运动的速度?

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如图所示,由六根质量不计的导体棒组成一个人字形线圈,放在光滑绝缘水平面上,每根导棒长均为L=1m,线圈总电阻R=0.2Ω,将ad与a′d′用细线OO′拉住,e、f是两个质量都为m=0.1kg光滑转轴,四根倾斜导体棒与水平面成370角.人字形线圈在水平面投影区内有两块对称的区域,竖直向上的匀强磁场B穿过这两块区域.如图中阴影区域所示(ad与a′d′恰在磁场中),其他地方没有磁场.磁场按B=
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+0.5t 的规律变化,取sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)t=0时水平面对线圈ad边支持力的大小和此时通过线圈电流大小;
(2)经过多少时间线圈的ad边与a′d′边开始运动?
(3)若在磁场力作用下经过一段时间,当线圈中产生了Q=1.2J热量后线圈刚好能完全直立(即ad边与a′d′边并拢在一起),则在此过程中磁场对线圈总共提供了多少能量?
(4)若人形线圈从直立状态又散开,此时磁感强度为B0=
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T且不再变化,则ad边与a′d′再次刚进入磁场时,通过线圈的电流为多大?
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以下说法中正确的是(  )
A、在电磁波谱中,X射线的穿透能力比γ射线弱B、在双缝干涉实验中,以白光作为光源,砗双缝中的一缝前放一红色滤光片,另一缝前放一 绿色滤光片,那么,在屏幕上将观察到彩色的干涉条纹C、根据质能方程E=mc2得,物体的能量与物体的静质量成正比D、爱因斯坦狭义相对论的一个基本假设是:光在真空中的速度,在不同的惯性系中测得的 数值是不相同的

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同步练习册答案