電學(xué)中導(dǎo)體棒問題歸類賞析

電學(xué)中導(dǎo)體棒問題歸類賞析第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一近十年導(dǎo)體棒問題第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一93年全國高考題94年上海高考題第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一95年全國上海96年上海第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一99年上海、廣東、97年上海第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一01年全國（春招）00全國第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一02年全國上海03年全國第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一導(dǎo)體棒問題歸類一、通電導(dǎo)體棒的問題二、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)生電的問題單導(dǎo)體棒雙導(dǎo)體棒第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一一、通電導(dǎo)體棒問題例1、在傾角為30°的光滑斜面上垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，一勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向下，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒內(nèi)通有垂直紙面向里的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為多少？第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一解析：由左手定則可判斷出通電導(dǎo)體棒所受安培力方向?yàn)檠匦泵嫦蛏?，在平行斜面方向上有：mgFnF安第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一二、棒生電類1、單導(dǎo)體棒問題例2．如圖所示，光滑導(dǎo)體棒bc固定在豎直放置的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌上，構(gòu)成框架abcd，其中bc棒電阻為R，其余電阻不計(jì)，一不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒ef放置在框架上，且始終保持良好接觸，能無摩擦滑動(dòng)。棒長為L，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于框面，若用恒力F向上拉ef，當(dāng)ef勻速上升時(shí)，速度多大？第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一解析：當(dāng)ef棒勻速上升時(shí)，合力為0，即a=0，故有：第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一

如圖所示,豎直足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，上端接有電容為C的電容器，質(zhì)量為m的金屬棒ab可以緊貼導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)，且滑動(dòng)中ab始終保持水平，整個(gè)裝置處于導(dǎo)軌平面垂直的水平勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，不計(jì)各部分電阻，分析ab棒最終運(yùn)動(dòng)。拓展題第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一雙導(dǎo)體棒問題例3．如圖所示，兩金屬棒ab和cd長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為M、m，M>m。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，并懸掛于水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)，兩金屬棒都處于水平位置，整個(gè)裝置處在一與回路平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若金屬棒ab正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)速度。第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一解法1采用隔離法，假設(shè)磁場B的方向是垂直紙面向里，ab桿向下勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則ab棒切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小E1=Blv，方向由a→b，cd棒以速度v向上切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E2=Blv，方向由d→c。回路中電流方向則a→b→d→c大小ab棒受到F安向上，cd棒受到F安向下，大小均為當(dāng)ab棒勻速下滑時(shí)，令棒受到的導(dǎo)線拉力為T，則對ab有T+F安=Mg，對cd有T=F安+mg，由以上各式得：第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一解法2采用整體法，把a(bǔ)b、cd柔軟導(dǎo)線視為一個(gè)整體。因?yàn)椋篗>m，所以整體動(dòng)力為（M-m）gab棒向下，cd棒向上，整體所受安培力與整體動(dòng)力相等時(shí)正好做勻速運(yùn)動(dòng)，則：第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一解法3采用能量守恒法將整個(gè)回路視為一個(gè)整體系統(tǒng)，因其速度大小不變，故動(dòng)能不變。ab棒向下，cd棒向上運(yùn)動(dòng)過程中，因Mg>mg,系統(tǒng)的重力勢能減少,將轉(zhuǎn)化為回路的電能,由能量守恒由以上各式得：第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一03年高考題兩根平行的金屬棒導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離L=0.2m。兩根質(zhì)量均為m=0.1kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為R=0.5Ω。在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.2N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過t=5s，金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？V甲=8.15m/sV乙=1.85m/s第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一練習(xí)題：1、如圖所示，兩根相距d平行放置的光滑導(dǎo)電軌道，軌道間接有電阻R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場中，一根電阻為R/2的金屬桿在平行軌道平面且垂直于桿的恒力作用下，沿軌道以速度V勻速滑行，滑行中金屬桿始終與軌道垂直而且接觸良好。若軌道電阻不計(jì)，則金屬桿兩端的電勢差為()。對金屬桿所施加恒力大小為()第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一2、如圖所示，光滑導(dǎo)軌立于豎直平面內(nèi)，有一質(zhì)量為m（不計(jì)電阻）的金屬棒ab沿導(dǎo)軌保持水平自由下落，以速度v進(jìn)入高為h，方向水平向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。若棒ab出磁場時(shí)的速度不v/2，不考慮各種阻力，則在電阻R中產(chǎn)生的熱量()（金屬棒ab與豎直導(dǎo)軌接觸良好）第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一3、如圖所示，傾角θ為30度，寬度為L=1m的足夠長的U形平行光滑的金屬導(dǎo)軌，固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，范圍充分大的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上，現(xiàn)用平行于導(dǎo)軌、功率恒為6W的牽引力F，牽引一根質(zhì)量m=0.2kg，電阻R=1歐，放在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab，由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)體棒ab移動(dòng)s=2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量Q=5.8J（不計(jì)導(dǎo)軌電阻和一切摩擦），g=10m/s2。問：（1）導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定速度是多大？（2）導(dǎo)體棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間是多少？1.5s2m/s第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一4、如圖所示，兩根足夠長的固定的平行金屬棒導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距為L。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m，電阻均為R，回路中其它部分電阻可不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。兩導(dǎo)體棒可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行。開始時(shí)，棒cd靜止，ab由指向cd的初速度v0，若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸