高中物理学案电磁感应中的双棒问题VIP专享VIP免费

高中物理学案【电磁感应中的双棒问题】【学习目标】一、电磁感应中的能量问题1．能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化其他形式克服安培电流做功焦耳热或其他――→电能――→力做功的能量形式的能量(2)求解焦耳热Q的三种方法2．解题的一般步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路)．(2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化．(3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解．二、电磁感应中的动量问题1．应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量．如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题．2．在相互平行的水平轨道间的双导体棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒，解决此类问题往往要应用动量守恒定律．【例题突破】例1．(多选)如图，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计．在虚线l1的左侧存在竖直向上的匀强磁场，在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场，两部分磁场的磁感应强度大小均为B.ad、bc两根电阻均为R的金属棒与导轨垂直，分别位于两磁场中，现突然给ad棒一个水平向左的初速度v0，在两棒达到稳定的过程中，下列说法正确的是()A．两金属棒组成的系统的动量守恒B．两金属棒组成的系统的动量不守恒C．ad棒克服安培力做功的功率等于ad棒的发热功率D．ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和变式拓展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ab和cd，构成矩形回路，如图所示．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cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0.若两导体棒在运动中始终不接触，则：(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少？3(2)当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度大小是多少？4变式拓展2、如图所示，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行，构成一矩形回路．导轨间距为l，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计．设导体棒可在导轨上无摩擦地滑行，初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速v0，求：(1)当cd棒速度减为0.8v0时的加速度大小；(2)从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为多大？(3)两棒之间距离增长量x的上限．例2．(动量定理和电磁感应的综合)如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b，与导轨紧密接触且可自由滑动．先固定a，释放b，当b的速度达到10m/s时，再释放a，经过1s后，a的速度达到12m/s，则：(1)此时b的速度大小是多少？(2)若导轨很长，试分析a、b棒最后的运动状态．变式拓展3、(多选)(2016·唐山第二次模拟)如图所示，固定倾斜放置的平行导轨足够长且电阻不计，倾角为θ，导轨间距为L，两阻值均为R的导体棒ab、cd置于导轨上，棒的质量均为m，棒与导轨垂直且始终保持良好接触。整个装置处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，开始时导体棒ab、cd均处于静止状态，现给cd一平行于导轨平面向上的恒力F，使cd向上做加速运动。到t0时刻时，cd棒的位移为x，速度达到v0，ab棒刚好要向上滑动。棒与导轨的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在0～t0的过程中()A．ab棒受到的安培力一直增大B．ab棒受到导轨的摩擦力一直增大1C．cd棒克服安培力的功为Fx－μmgxcosθ－mv022B2L2v0D．在t0时刻突然撤去拉力的一瞬间，cd棒的加速度为mR【巩固提高】1．(能量、动量、电磁感应的综合)如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左边部分水平，右边部分为半径r＝0.5m的竖直半圆，两导轨间距离d＝0.3m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场中，两导轨电阻不计．有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、c...