导体单棒题型分析及应对策略

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1、http://www.ehappystudy.com快乐学习，尽在中小学教育网“导体单棒”题型分析及应对策略吴俊在电磁学中，“导体棒”因涉及受力分析、牛顿定律、动量定律、动量守恒定律、能量守恒定律、闭合电路的欧姆定律、电磁感应定律等主干知识，综合性强，利于考查学生的各种能力，命题形式也较为灵活，所以在强调基础、突出主干、考查能力的命题背景下，“导体棒”自然就成为电磁场综合命题中的一大热点，面对高分值的热点问题，我们可从以下几个方面进行研究复习。导体单棒有“棒生电”或“电动棒”两种形式，但主要以“棒生电”为主。“棒生电”指导体棒在运动过程中切割

2、磁感应线产生感应电动势，因此“导体棒”在电路中相当于电源，与其他元件构成回路。一、力学思路与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化→导体棒产生感应电动势→感应电流→导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。例1.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为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（见图1），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

3、对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如图1（取重力加速度g＝10m/s2）图1（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？解析（１）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动、加速运动）。http://www.ehappystudy.com快乐学习，尽在中小学教育网（2）感应电动势ε＝BLv，感应电流，安培力。因金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零，有，解出，由图线可以得到直线的斜率k＝2，所以。（3）由直

4、线的截距可以求得金属杆受到的阻力f，f＝2（N）。若金属杆受到的阻力仅为滑动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数μ＝0.4。命题热点从导体单棒在轨道上的命题情况来看，有“水平导轨”、“斜面导轨”“竖直导轨”，以考查受力分析、运动过程，极值问题（如加速度极值、速度极值、功率极值、能量转换）等问题。对于“斜面导轨”突出导体单棒的重力分解、摩擦力等问题，对于“竖直导轨”突出空间想象判断安培力。近年在利用导体单棒变速运动对力学考查的同时，也加入图像等元素，比如F－t图像、U－t图像等，这样对运动过程的考查更为全面综合，在复习时要重视。应对要点在匀强磁场中匀

5、速运动的“导体单棒”受到的安培力恒定，用平衡条件进行处理；在匀强磁场中变速运动的导体棒受的安培力也随速度（电流）变化，变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律和运动学公式求解，要画好受力图，抓住a＝0时，速度v达最大值的特点；在解题时涉及始、末状态，还有力和作用时间的，用动量定律；涉及始、末状态，还有力和位移的，以及热量问题应尽量应用动能定律与能的转化和守恒定律解决。二、电学思路判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源）→利用或E＝BLv求感应电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画等效电路图。例2.如图2所示，OAC为置

6、于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中粗线表示），（导轨其他部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足方程y＝（单位m）。磁感强度B＝0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.０m／s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：图2（1）外力F的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；http://www.ehappystudy.com快乐学习，尽在中小学教育网（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t

7、的关系。解析（1）金属棒匀速运动F外＝F安，ε＝BLv，（2）（3）金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化，思考由第（3）问可求出电流的有效值是多少？例3.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图3所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则（）A.，且a点电势低于b点电势B.，且a点电势低于b点电势C.，旦a点电势高于b点电势D.，且a点电势

8、高于b点电势图3解析螺旋桨叶片旋转切割磁感线产生感应电动势相当于电源，由右手定则可知，a相当于电源的负极，b相当于电源的正极，即a点电势低于b点电势。由于从a→b叶