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《经典物理归纳之电磁学导棒问题归类分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、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1()0%(除9X年无纯导棒外)，J1多为分值较人的计算题.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川的最典型的模型，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，有利于対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
2、是导棒运动切割磁感线牛:电.运动模型M分为单导棒和双导棒.(一)通电导棒问题通电导棒题型，-•般为平衡和运动型,对于通电导棒平衡型，要求考牛•用所学物体的平衡条件(包含rr=o,rM=0)来解答，而对于通电导棒的运动型，则耍求考生用所学的牛顿运动定律、动屋定理以及能量守恒结合在一起，加以分析、讨论，从而作出准确地解答.例1：如图(1亠1)所示，相距为〃的倾角为q的光滑平行导轨(电源5厂和电阻均已知)处于竖直向上的匀强磁场b中，一质量为加的导棒恰能处于平衡状态，则该磁场b的大小为；当brti竖直向上逐渐
3、变成水平向瓜左的过程中，为保持棒始终静止不动，则B的大小应是.上述过程中，B的最小值图(1-1-2)棒受力，并建立直角是27FV=O；分析和解：此题主要用来考查考生对物体平衡条件的理解情况，同吋考查考生是否能利用矢量封闭三角形或三角函数求其极值的能力.将图(l-l-l)W先改画为从右向左看的侧面图,如图(1亠2)所示,分析导处标系进行正交分解，也可采用共点力的合成法來做.LFx=Fb一Nsina=0①根据题意rF=o,即邛=0；联立③④⑤并整理可得EFy=Fcosa-m^=0②，①/②得：吨③由安培力
4、公式Fb=BIc1④；全电路区姆定律'£・dR+厂⑤,(2)借助于矢量封闭三角形來讨论，如图(1-1-3)在磁场山竖直向上逐渐变成水平的过程中，安培力山水平向右变成竖直向上，在此过程中,由51(1-1-3)看出心先减小后增大,最终N=0,FB=mg,因而B也应先减小后增大.(3)由图(1-1-3)可知，当几方向垂直于N的方向时几最小，其B最小，故sinct=①，而Fb=Bld②,/=7T7•£nigsina(R+r)③，联立①②③可得叱m"*乔7”，即九厂Bd评析：该题将物体的平衡条件作为重点，让考生
5、将公式和图象冇机地结合在一起，以达到简单快速解题的H的,其方法是值得提侶和借鉴的.(二)棒生电类：棒牛电类型是电磁感应小的最典型模型、牛电方式分为平动切割和转动切割，其模型可分为单导棒和双导棒.要从静态到动态、动态到终态加以分析讨论，具分析动态是关键.对于动态分析，可从以卜•过程考虑：闭合电路小的磁通量发生变化=导体产生感应电流=导体受安培力和瓦他力作用=导体加速度变化=速度变化=感应电流变化=周而复始地循环虽后加速度减小至零=速度达到最大=导体做匀速垃线运动.我们知道，电磁感应现象的实质是不同形式能
6、量的转化过程，因此，由功能观点切入，分清楚电磁感应过程屮能量转化关系，往往是我们解决电磁感应问题的关键，当然也是我们处理这类题型的冇效途径.1、单导棒问题例1:(2001年全国高考试题)如图(2・1・1)所示，一对平行光滑轨道放置在水平上，两轨道间距L=0.20m,电阻心1.0盘；冇一导棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处丁•磁感应强度5=0.507的匀强磁场中，磁场方向垂SL轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉棒，使Z做匀加速运动，测得力F与时间『的关系如图(2-
7、1-2)所示.求棒的质塑m和加速度a.aixxxxh/?XR飙LXxXXb分析和解：此题主要用来考查学生对基本公式掌握的情况，是否能熟练将力电关系式综合在一起，再根据图象得出其Q和川值.从图中找出冇用的隐含条件是解答木题的关键.解法一：导棒在轨道上做匀加速直线运动，用u表示英速度，r表示时间，则冇①，棒切/=£割磁感线，产生感应电动势“33②，在棒、轨道和电阻的闭合电路屮产生感应电流R③,杆b2ltr—imzj-1-zir所受安培力Fb=BIL④，再由牛顿笫二定律刀故F-F戶g⑤联立求解①〜⑤式得—R
8、⑥.在图线上取两点代入⑥式，可得1Om/s2,f?i=0」kg•解法二从F-t图线可建立方程F=l+()」f①,棒受拉力F和安培力几作用，做匀加速II线运动，其合力不随时间f变化，并考虑初始状态FR),因而几的人小为几=0.”②，再由牛顿笫二定律：EF=ma^F~FB=ma③联立①②③可F严皿一R⑧，而v=atf故R⑨,-/厶.得加=1④.乂IFb=BIL⑤，而一下⑥,w=⑦，联立⑤⑥⑦得Q=举=—叩、=1(如/疋)加=丄=()1畑②/⑨得：B记(0.5
