电磁感应专题：双杆模型-2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-2

人教版高中物理选修3-2电磁感应： 双杆模型专题 双杆所在轨道宽度相同——常用动量守恒求稳定速度 1.如图所示,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,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度,若两导体棒在运动中始终不接触,求: (1)在运动中产生的焦耳热最多是多少? (2)当ab棒的速度变为初速度的时,cd棒的加速度是多少? 2、双杆所在轨道宽度不同——常用动量定理找速度关系  2.如图所示,光滑导轨EF、GH等高平行放置,EG间宽度为FH间宽度的3倍,导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高,ab、cd是质量均为m的金属棒,现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑,设导轨足够长.  (1)ab、cd棒的最终速度;  (2)全过程中感应电流产生的焦耳热 3.如图所示,abcd和为水平放置的光滑平行导轨,区域内充满方向竖直向上的匀强磁场.ab、间的宽度是cd、间宽度的2倍.设导轨足够长,导体棒ef的质量是棒gh的质量的2倍,现给导体棒ef一个初速度,沿导轨向左运动,当两棒的速度隐定时,两棒的速度分别是多少? 3、磁场方向与导轨平面不垂直  4.如图所示,ab和cd是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨,ae和cf是平行的足够长倾斜导轨,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1,在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2,两棒与导轨间接触良好,构成一个闭合回路.已知磁场的磁感应强度为B,导轨间距为L,倾斜导轨与水平面夹角为,导体棒1和2质量均为m,电阻均为R.不计导轨电阻和一切摩擦.现用一水平恒力F作用在棒1上,从静止开始拉动棒1,同时由静止开始释放棒2,经过一段时间,两棒最终匀速运动.忽略感应电流之间的作用,试求: (1)水平拉力F的大小; (2)棒1最终匀速运动的速度的大小. 5.如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为、和、,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为,已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率. 4.双杆等间距受到恒力 6.如图14所示,两根足够长的平行金属导轨,固定在同一水平面上,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离L=0.2 m.磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场与导轨所在平面垂直.两根质量均为m=0.10 kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50 Ω.在t=0时刻,两根金属杆并排靠在一起,且都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为0.20 N 的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过t=5.0 s,金属杆甲的加速度为1.37 m/s 2 ,问此时甲、乙两金属杆速度v 1 、v 2 及它们之间的距离是多少? 7.如图,水平平面内固定两平行的光滑导轨,左边两导轨间的距离为2L,右边两导轨间的距离为L,左右部分用导轨材料连接,两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间,ab棒的质量为2m,电阻为2r,cd棒的质量为m,电阻为r,其它部分电阻不计.原来两棒均处于静止状态,cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动,设两导轨足够长,两棒都不会滑出各自的轨道. (1)试分析两棒最终达到何种稳定状态?此状态下两棒的加速度各多大? (2)在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大? 8.两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L,足够长,在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd,它们的质量分别为2m、m,电阻阻值均为R(金属导轨及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中. (1)现把金属棒ab锁定在导轨的左端,如图甲,对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F,使金属棒cd向右沿导轨运动,当金属棒cd的运动状态稳定时,金属棒cd的运动速度是多大? (2)若对金属棒ab解除锁定,如图乙,使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度,当它们的运动状态达到稳定的过程中,流过金属棒ab的电量是多少?整个过程中ab和cd相对运动的位移是多大? 9.如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PQ、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为、M两端