2024届高考物理二轮复习导学案：专题二 电磁感应中的力学问题（第二课时双杆）

专题二 电磁感应中的力学问题 ——双杆模型 1.知识要点： 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。在电磁感应的力学问题中，其研究方法与力学问题相同： 1 确研究对象，②搞清物理过程，③正确进行受力分析。 这里应特别注意伴随感应电流的产生而受到的安培力：在匀强磁场中匀速运动的导体受到的安培力是恒力；变速运动的导体受到的安培力也随速度变化。 2.解题基本步骤： （1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则求感应电动势的大小和方向； （2）根据闭合电路的欧姆定律求回路中的电流大小； （3）分析、研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）； （4）列平衡方程、动力学方程或动量、冲量关系式，并求解。（一切力学规律均能适用于受安培力作用的感应导体） 二.双棒问题（分等间距和不等间距） 例2（等间距）：无限长的平行金属导轨M、N，相距L=0.5m且水平放置；金属棒1和金属棒2可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量m1=m2=0.1kg，电阻R1=R2=1Ω，轨道电阻不计。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)。若使棒1以初速度V0=10m/s开始向右运动。求： (1)棒2的最大加速度； (2)棒2的最大速度。 (3)棒2中产生的焦耳热。 等距双棒特点分析： 问题1：此回路中棒1切割磁感线，回路中磁通量如何变化？感应电流方向如何？ 问题2：棒1是否受安培力作用？其安培力做正功还是负功？其速度如何变化？（增大or减小） 问题3：棒2是否受安培力作用？其安培力做正功还是负功？其速度如何变化？（增大or减小） 问题4：两棒同时切割磁感线，回路中总电动势为多少？大小如何变化？ 问题5：回路中电流大小如何变化？ 问题6：棒1、棒2安培力如何变化？加速度如何变化？ 问题7：两棒的运动性质如何？画出两棒的v-t图像？ 问题8：两棒的最终状态如何？如何求棒2的最大速度？ 问题9：系统能量转化情况如何？求出棒2中产生的焦耳热？ 问题10：从开始到最终状态流过棒的电荷量？ 例3（不等间距）：如图，abcd和a︳b︳c︳d︳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、a︳b︳间的宽度是cd、c︳d︳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v0，沿导轨向左运动，当两棒的速度稳定时，两棒的速度分别是多少？ 等距双棒特点分析： 问题1：此回路中棒ef切割磁感线，回路中磁通量如何变化？感应电流方向如何？ 问题2：棒ef是否受安培力作用？其安培力做正功还是负功？速度如何变化？（增大or减小） 问题3：棒gh是否受安培力作用？其安培力做正功还是负功？速度如何变化？（增大or减小） 问题4：两棒同时切割磁感线，回路中总电动势为多少？大小如何变化？ 问题5：回路中电流大小如何变化？ 问题6：棒1、棒2安培力如何变化？加速度如何变化？ 问题7：两棒的运动性质如何？画出两棒的v-t图像？ 问题8：两棒的最终状态如何？如何求棒2的最大速度？ 问题9：系统能量转化情况如何？求出棒2中产生的焦耳热？ 问题10：从开始到最终状态流过棒的电荷量？ ( a a / b b / d d / c c / e f g h ) 20 1 学科网（北京）股份有限公司 $$