例谈电磁感应中的“双杆问题”
2012-03-20杨西伦
物理通报 2012年1期
杨西伦
(凤冈县第二中学 贵州 遵义 564200)
电磁感应中“双杆问题”是课程内部的综合问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等.要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考查的热点.现将常见的四大类型归纳总结如下,供大家参考.
1 “双杆”向相反方向做匀速运动
规律:当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联.
【例1】如图1所示,两根相距d=0.20 m的平行光滑金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2 T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω,回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0 m/s.求
(1)作用于每条金属细杆的拉力的大小;
(2)两金属细杆在间距增加0.40 m的滑动过程中产生的热量.

图1
解析:(1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为

根据闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度大小为

由于拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为

联立各式,代入数据得

(2)设两金属杆之间增加的距离为ΔL,则两金属杆共产生的热量为

代入数据得

2 “双杆”同向运动 一杆加速 另一杆减速
规律:当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电……
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