高三物理辨析电磁感应现象中的双金属棒问题

辨析电磁感应现象中的双金属棒问题电磁感应现象中的双金属棒问题一般可以分为四种情况，具体分析如下。一、两棒都只在安培力作用下运动的双金属棒问题。例 1．两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为 L。导轨上面横放着两根导体棒 a 和 b，构成矩形回路，如图 1 所示．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．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，棒 b 静止，棒 a 有指向棒 b 的初速度 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 a 棒的速度变为初速度的 3/4 时，b 棒的加速度是多少？分析：（1）a、b 两棒产生电动势和受力情况如图 2 所示。a、b 两棒分别在安培力作用下做变减速运动和变加速运动，最终达到共同速度，开始匀速运动。由于安培力是变化的，故不能用功能关系克安WQ 求焦耳热；由于电流是变化的，故也不能用焦耳定律求解。在从初始至两棒达到速度相同的过程中，由于两棒所受安培力等大反向，故总动量守恒，有mvmv20 根据能量守恒，整个过程中产生的总热量2022041)2(2121mvvmmvQ（2）设 a 棒的速度变为初速度的 3/4 时，b 棒的速度为 v1，则由动量守恒可知10043mvvmmv由于两棒产生的感应电动势方向相同，所以回路中的感应电动势1043BLvvBLE，感应电流为 REI2此时棒所受的安培力 IBLF ，所以 b 棒的加速度为 mFa 由以上各式，可得mRvLBa4022二、两棒除受安培力外，还受拉力 F 作用的双金属棒问题。例 2．如图 3 所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度 B=0.50T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨电阻忽略不计，导轨间的距离 L=0.20m。两根质量均为 m=0.10kg的金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的为电阻R=0.50Ω，在 t=0 时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行，大小为 0.20N 的力 F 作用于用心 爱心 专心金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。（1）分析说明金属杆最终的运动状态？（2）已知当经过 t=5.0s 时，金属杆甲的加速度 a=1.37m/s，求此时两金属杆的速度各为多少？分析：（1）甲、乙产生电动势和受力情况如图 4 所示。由于开始甲速度大于乙的速度，所以甲杆产生的电动势大，电流沿逆时针方向。...