高中物理电磁感应单棒、双棒问题

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一、电磁感应单棒问题

1、阻尼式：水平导轨光滑，给棒以水平初速度，如下图。

棒运动图像

运动特点：a逐渐减小的减速运动。

最终特征：静止，I=0。

电路特点：导体棒相当于电源。

安培力的特点：安培力为阻力，并随速度减小而减小。

加速度特点：加速度随速度减小而减小，

电量关系：，，

2、电动式：水平导轨光滑，回路接一电源，棒从静止开始运动，如下图。

运动特点：a逐渐减小的加速运动。

最终特征：匀速，I=0。

3、发电式：水平导轨光滑，棒受一水平恒力F作用，如下图。

运动图像

运动特点：a逐渐减小的加速运动。

最终特征：匀速，I=0。

电路特点：导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势E＝Blv。

安培力的特点：，安培力为阻力，并随速度增大而增大。

二、电磁感应无外力双棒问题

1、无外力等距式：水平等距导轨光滑放置两导体棒1、2，现给棒2以水平初速度，如下图。

运动特点：棒1做a逐渐减小的加速运动，杆2做a逐渐减小的减速运动。

最终特征：v1=v2，I=0。

2、无外力不等距式：水平两段不等距的光滑导轨上放置两导体棒1、2，现给棒1以水平初速度，如下图。

运动特点：杆1做a逐渐减小的减速运动，杆2做a逐渐减小的加速运动。

最终特征：a＝0，I=0，L1v1=L2v2。

三、电磁感应有外力双棒问题

1、有外力等距式：水平等距导轨光滑放置两导体棒1、2，现给棒2以水平恒力F，如下图。

运动特点：杆1做a逐渐增大的加速运动，杆2做a逐渐减小的加速运动。

最终特征：a1=a2，Δv 恒定，I 恒定。

2、有外力不等距式：水平两段不等距的光滑导轨上放置两导体棒1、2，现给棒1以水平恒力F，如下图。

运动特点：杆1做a渐小的加速运动，杆2做a渐大的加速运动。

最终特征：a1≠a2，a1、a2恒定，I 恒定。

练习题：

1、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见左下图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s²）

（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？

（2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大？

（3）由v–F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

2、无限长的平行金属轨道M、N，相距L=0.5m，且水平放置；金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量mb=mc=0.1kg，电阻Rb=RC=1Ω，轨道的电阻不计．整个装置放在磁感强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直(如图)．若使b棒以初速度V0=10m/s开始向右运动，求：

(1)c棒的最大加速度；

(2)c棒的最大速度。

3、如图所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成.其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r.另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60°,求：