高三物理电磁学导棒问题归类分析教案VIP免费

电磁学导棒问题归类分析近十年高考物理试卷和理科综合试卷，电磁学的导棒问题复现率高达100%，且多为分值较大的计算题．为何导棒问题频繁复现，原因是：导棒问题是高中物理电磁学中常用的最典型的模型，常涉及力学和热学问题，可综合多个物理高考知识点．其特点是综合性强、类型繁多、物理过程复杂，有利于对学生综合运用所学的知识从多层面、多角度、全方位分析问题和解决问题的能力考查；导棒问题是高考中的重点、难点、热点、焦点问题．导棒问题在磁场中大致可分为两类：一类是通电导棒，使之平衡或运动；其二是导棒运动切割磁感线生电．运动模型可分为单导棒和双导棒．一、通电导棒问题1、竖直放置的两根光滑导轨相距L，整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，如图所示，开关接1后，导体棒ab能够静止在图中位置，已知导体棒ab电阻不计，电源电动势为E，内阻不计，电路中电阻为R。求导体棒ab的质量m。变式：如图所示，相距为d的倾角为α的光滑平行导轨(电源ε、r和电阻R均已知)处于竖直向上的匀强磁场B中，一质量为m的导棒恰能处于平衡状态，则该磁场B的大小为；二、导棒运动切割磁感线生电（一）单棒问题1、水平面上一光滑导轨（无电阻），间距为L，右侧一电阻R，空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一导体棒电阻为r，外力F使导体棒匀速运动，求导体棒两端电压。变式：竖直放置的两根光滑导轨相距L，整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感用心爱心专心21R1R0BRεrab图(1-1-1)αhα应强度为B，如图所示，开关接2后，质量为m导体棒ab从静止开始运动，已知导体棒ab电阻不计，请描述导体棒的运动情况及求出最终的速度为多少？变式：如图所示，水平平行放置的导轨上连有电阻R，并处于垂直轨道平面的匀强磁场中。今从静止起用力拉金属棒ab（ab与导轨垂直），若拉力恒定，经时间t1后ab的速度为v，加速度为a1，最终速度可达2v；若拉力的功率恒定，经时间t2后ab的速度也为v，加速度为a2，最终速度可达2v。求a1和a2满足的关系。解析：①在恒力F作用下由静止开始运动，当金属棒的速度为v时金属棒产生感应电动势E＝BLv，回路中的电流rREI，所以金属棒受的安培力rRvLBBILf22。由牛顿第二定律得1221marRvLBFmafF，即当金属棒达到最终速度为2v时，匀速运动，则rRvLBffF222安安，而。所以恒为rRvLBF222由以上几式可求出)(221rRmvLBa②设外力的恒定功率为P，在t2时刻速度为v，加速度为a2，由牛顿第二定律得FfmaFPvfBILBLvRr222，而，。最终速度为2v时为匀速运动，则有rRvLBvPfF2222，即安用心爱心专心21R1R0所以恒定功率rRvLBP2224。由以上几式可求出)(3222rRmvLBa。反思：①因为功率P＝Fv，P恒定，那么外力F就随v而变化。要注意分析外力、安培力和加速度的变化，当加速度为零时，速度达到最大值，安培力与外力平衡。②由最大速度可以求出所加的恒力F，由最大速度也可求出恒定的功率P。③本题是典型的运用力学观点分析解答的电磁感应问题。注重进行力的分析、运动状态分析以及能的转化分析等。涉及的知识点多，综合性强，适当训练将有利于培养综合分析问题的能力。在求功率时，也可以根据能量守恒：速度为2v时匀速运动，外力的功率等于电功率，PERrBLvRrBLvRr2222224()。（二）双棒问题：电路特点：棒2相当于电源;棒1受安培力而加速起动,运动后产生反电动势.（2）电流特点：随着棒2的减速、棒1的加速，两棒的相对速度v2-v1变小，回路中电流也变小。v1=0时：电流最大v2=v1时：电流I＝0（3）两棒运动情况：安培力大小：两棒的相对速度变小,感应电流变小,安培力变小.棒1做加速度变小的加速运动，棒2做加速度变小的减速运动。最终两棒具有共同速度。（4）两个规律：①动量规律：两棒受到安培力大小相等方向相反,系统合外力为零,系统动量守恒.②能量转化规律：系统机械能的减小量等于内能的增加量.（类似于完全非弹性碰撞）两棒产生焦耳热之比：例题、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...