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1、 高三物理 导体棒专题 教师：任利明 20130117导体棒问题属于电磁学和力学的综合问题。往往一道试题包含多个知识点（电路、磁场、电磁感应、力、牛顿运动定律、动量、能量等）的综合应用，处理这类问题必须熟练掌握相关的知识和规律，还要求有较高的分析能力、逻辑推断能力，以及综合运用知识解决问题的能力等。导体棒问题既是高中物理教学的重要内容，又是高考的重点和热点问题。同学们在复习过程中应进行归类总结，抓住电路分析、受力状态分析、运动过程分析及动量能量分析，四个要点，再演绎推广，驾驭知识的能力将会提升到一个新的层次，现采撷几例，进行归类剖析和拓展，引导同学们熟练处理此类问题，直击高考。一、单导体棒问题
2、1给初速度的2给外加恒力，无初速度的3竖直面内的4电路中有电源驱动的5导体棒转动切割例 1：如图所示， 形导线框 水平放置在磁感应强度 B0.2T 的匀强磁场中磁感线方向与导线框所在平面垂直,导线 MN 和 PQ 足够长,间距为 0.5m,横跨在导线框上的导体棒 ab 的电阻 r=1.0,接在 NQ 间的电阻 R=4.0,电压表为理想电表,其余电阻不计.若导体棒在水平外力作用下以速度 v=2.0m/s 向左做匀速直线运动,不计导体棒与导线框间的摩擦.（1）通过电阻的电流方向如何?（2）电压表的示数为多少?(3) 若某一时刻撤去水平外力 ,则从该时刻起,在导体棒运动 1.0m 的过程中,通过导体
3、棒的电荷量为多少? 例 2：下列三图中除导体棒 ab 可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器 C 原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒 ab 一个向右的初速度 ，在甲、乙、丙三种情形下0导体棒 ab 的最终运动状态是 A.三种情形下导体棒 ab 最终均做匀速运动B.三种情形下导体棒 ab 最终均静止C.乙、丙中，ab 棒最终将做匀速运动；甲中，ab 棒最终静止D.甲、丙中，ab 棒最终将做匀速运动；乙中，ab 棒最终静止 O A 2RC B例 3：如图所
4、示，两根足够长的直金属导轨 MN、PQ 平行放置在倾角为 的绝缘斜面上，两导轨间距为L0、M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻。一根质量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让 ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由 b 向 a 方向看到的装置如图 13-3-3 所示，请在此图中画出 ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当 ab 杆的速度大小为 v 时，求此时 ab 杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，
5、ab 杆可以达到的速度最大值。例 4：如图所示，半径为 L 粗细均匀的金属圆环，其阻值为 R 处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，另有一长度为 L，电阻为 的金属棒 OA 可绕 O 轴在磁场中以角速度 逆时针匀速转动，转动过程中金属棒的 A 端4R与金属圆环接触良好，一阻值为 的定值电阻分别与杆的 O 端和金属圆环边缘 C 连接，求电路中总电流的变化2R范围？二、双导体棒问题例 5：两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，如图 17 所示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
6、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 v0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 3/4 时，cd 棒的加速度是多少？Bv0La cdb图 17例 6：如图所示，固定于同一水平面内的光滑平行金属导轨分为两段且相连，AB 段的宽为 CD 段宽的 2 倍，BC 两侧两段导轨足够长且处在竖直方向的同一匀强磁场 B 中，两质量均为 m 的直金属棒 a、b 分别放在AB、CD 段且均与导轨垂直。现给 a 施以作用时间极短的冲击，使其获
7、得大小为 V0 的初速度。求；（1）若 a、b 距离两端导轨的连接处 BC 足够远，则 a 在 AB 段上，b 在 CD 段上的最终速度各为多大？（2）从 a 获得的初速度 V0 到 a 和 b 达到上述最终速度的过程中，系统中产生的热量是多少？例 7：如图所示，足够长的水平光滑导轨间距为 L，电阻不计，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，质量均为 m，电阻均为 R 的导体棒 ab、cd 静止于导轨上并与导轨良好接触，今对导体棒 ab 施加水平向右的恒力 F 而使之由静止开始运动.（1）试分析两根导体棒的运动情况。（2）最终 ab 杆和 cd 杆的加速度是多大？（3）ab 杆和 cd 杆的瞬时速度 Vab 与 Vcd 大小关系怎样？
