Question

一道高考物理题，急求大家帮忙。

21.如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1 ，下落距离为0.8R时电动势大小为E2 ，忽略涡流损耗和边缘效应.关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是（ ）
A、 E1>E2 ，a端为正 B、 E1>E2 ，b端为正
C、 E1<E2 ，a端为正 D、 E1<E2 ，b端为正
正确答案是C，我想知道棒的磁场方向是怎么判断的啊，要详细，不要只说用什么定理，谢谢大家。

Answer 1

根据右手螺旋定则判断，缝隙中的磁场方向是从右向左，再由右手法则判定，电流是由a到b的，但是作为电源来说，b端应是正极，又因为电动势为VBL三者之积，B相同，速度V2是V1的两倍（自由落体速度的平方比是位移），而L1/L2小于0.5，所以最后E1<E2 ，所以选项为D

Answer 2

极性判断：
1.判定铜棒所在磁场方向
（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
左边是电流进的方向，故可以判断左边铁芯的右边是S极，右边铁芯的左边的N极
故铜棒所在区域，磁场方向是从左往右（N到S）
2.判断铜棒电流方向
右手判断感应电流方向：伸开右手，使拇指和四指垂直，让磁感线垂直穿过掌心，使拇指的方向与导线运动方向一致，此时四指所指的方向就是感应电流的方向。
重点“磁感线垂直穿过掌心”故掌心向右
“拇指的方向与导线运动方向一致”故拇指方向向下
“四指所指的方向就是感应电流的方向”故电流方向是a到b
故a端为正

Answer 3

首先，我们先判断磁场方向。电流从左边进入，从右边流出，所以根据右手螺旋定则（这个你应该知道吧），磁场方向向左。那么由于棒向下运动，根据左手定则，a端为正，b端为负。由于U=BLV，E1处的速度小于E2处的速度，所以E1<E2。
本题难点主要在于磁场方向和电动势方向的判断。

追问

右手螺旋定则判断四指指的是磁场方向，大拇指指的是电流方向吗？

Answer 4

根据E=BLv， ， ，可见E1<E2。又根据右手定则判定电流方向从a到b，在电源内部电流时从电源负极流向正极，所以D正确。

Answer 5

用右手螺旋定则去抓左和右的线圈，就知道中间的磁场方向，然后棒下落再用右手定则，四指指哪个方向哪里就是正极。