昨天我们选取一道了一道较为综合而难度又不是很高的题目给各位小伙伴阐述了电磁感应考察超强的综合性。今天我们再来看一道相对来说难度更大一点的题目,希望大家可以仔细体会其中蕴含的思想。
如图所示,
导体有哪些(导体有哪些绝缘体有哪些)
两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间距为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,这两根导体棒可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab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?
解析:首先本题要把它归为无外力等距双导体棒模型。如果大家对前面模型所蕴含的道理理解比较深刻的话,说实话,快速求解本题并不是很难甚至可以说很容易。具体本题来看ab棒向cd棒运动时,ab棒产生感应电动势,由于通过导轨和cd棒组成回路,于是回路中便产生感应电流,ab棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动,而cd棒则在安培力作用下作加速运动。在ab棒的速度大于cd棒的速度时,回路中总有感应电流,ab棒继续减速,cd棒继续加速,两棒速度达到相同后,回路电流不变,磁通量不变化,即不产生感应电流,两棒以相同的速度v作匀速直线运动。
(1)从初始至两棒达到速度相同的过程中,系统所受合外力为零,两棒组成的系统动量守恒,再根据能量守恒有:动能损失转化为电能,这多么象弹簧压缩到最短时的情形啊[捂脸]
(2)同理,根据动量守恒,感应电动势,安培力,隔离法,牛二,求解也不难。
总结:此题将分析双棒的初态、过渡态、终态以及整个过程的运动情况,各个物理量的变化情况和动量守恒、能量守恒仍然联系在一起,确实达到了命题人综合考查考生分析问题能力和解决问题能力的目的。通过对以上例题的分类处理、解析,从中发现,电磁学中的导体棒问题内涵的确丰富、灵活、新颖,涉及面广,易于拓展和延伸,的确不愧为电磁学中的精华部分。说白了,透过现象,我们要看到题目的本质是什么?所谓万变不离其宗也是这个道理。
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