高中物理電磁學(xué)經(jīng)典例題(完整版)
【正文】 ②又根據(jù)閉合電路歐母定律有：I=ε/2r ③ 由式①②③得：V1－V2 = 2fr / B2d2代入數(shù)據(jù)解得：V1－V2 =（m/s）圖331，線圈ａｂｃｄ每邊長ｌ＝，線圈質(zhì)量ｍ1＝、電阻Ｒ＝，砝碼質(zhì)量ｍ2＝．線圈上方的勻強磁場磁感強度Ｂ＝，方向垂直線圈平面向里，磁場區(qū)域的寬度為ｈ＝ｌ＝．砝碼從某一位置下降，使ａｂ邊進入磁場開始做勻速運動．求線圈做勻速運動的速度．解析：該題的研究對象為線圈，線圈在勻速上升時受到的安培力Ｆ安、繩子的拉力Ｆ和重力ｍ1ｇ相互平衡，即Ｆ＝Ｆ安＋ｍ1ｇ． ①砝碼受力也平衡：Ｆ＝ｍ2ｇ． ?、诰€圈勻速上升，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流Ｉ＝Ｂｌｖ／Ｒ， ?、垡虼司€圈受到向下的安培力Ｆ安＝ＢＩｌ． ④聯(lián)解①②③④式得ｖ＝（ｍ2－ｍ1）ｇＲ／Ｂ2ｌ2．代入數(shù)據(jù)解得：ｖ＝4（ｍ／ｓ），ＡＢ、ＣＤ是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距離為ｌ，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ．在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感強度為Ｂ．在導(dǎo)軌的Ａ、Ｃ端連接一個阻值為Ｒ的電阻．一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ａｂ，質(zhì)量為ｍ，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑．求ａｂ棒的最大速度．（已知ａｂ和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計）圖341解析：本題的研究對象為ａｂ棒，畫出ａｂ棒的平面受力圖，如圖342．ａｂ棒所受安培力Ｆ沿斜面向上，大小為Ｆ＝ＢＩｌ＝Ｂ2ｌ2ｖ／Ｒ，則ａｂ棒下滑的加速度ａ＝［ｍｇｓｉｎθ－（μｍｇｃｏｓθ＋Ｆ）］／ｍ．圖342ａｂ棒由靜止開始下滑，速度ｖ不斷增大，安培力Ｆ也增大，加速度ａ減?。敚幔?時達到穩(wěn)定狀態(tài)，此后ａｂ棒做勻速運動，速度達最大．ｍｇｓｉｎθ－（μｍｇｃｏｓθ＋Ｂ2ｌ2ｖ／Ｒ）＝0．解得ａｂ棒的最大速度 ｖｍ＝ｍｇＲ（ｓｉｎθ－μｃｏｓθ）／Ｂ2ｌ2．圖35138. 電阻為Ｒ的矩形導(dǎo)線框ａｂｃｄ，邊長ａｂ＝ｌ、ａｄ＝ｈ、質(zhì)量為ｍ，自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為ｈ，如圖351所示．若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱是 ?。ú豢紤]空氣阻力） 解析：線框以恒定速度通過磁場，動能不變，重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱．根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律得：Ｑ＝ｍｇ據(jù)動能定理：eU0=mV02，得電子加速后的入射速度為： V0= =107m/s(1)加直流電壓時，A、B兩板間場強： E1=U1/d=1000/(4102)=104v/m為使電子作勻速直線運動，應(yīng)使電子所受電場力與洛侖茲力平衡，即：qE1=qBV0，得：B=E1/V0=(104)/(107)=6104T方向為垂直于紙面向里。3如圖311所示，從陰極K射出的電子經(jīng)U0=5000V的電勢差加速后，沿平行于板面的方向從中央射入兩塊長L1=10cm，間距d=4cm的平行金屬板AB之間。圖3013如圖301所示，虛線上方有場強為E的勻強電場，方向豎直向下，虛線上下有磁感強度相同的勻強磁場，方向垂直紙面向外。然后再向上做勻加速運動，在X軸上P點進入勻強磁場，做勻速圓運動，經(jīng)半個周期回到X軸上的Q點，進入勻強電場，再在電場力作用下做勻減速運動直到速度為零。③電路中的電流、磁場力和金屬棒的運動之間相互影響制約變化復(fù)雜， 解題時抓住每一瞬間存在Fab=3Fcd及終了狀態(tài)時Vab=(1/3)Vcd的關(guān)系，用動量定理求解十分方便。線框通過勻強磁場產(chǎn)生的焦耳熱為多少？(Q=2mgL)（能量守恒）如圖271所示，光滑導(dǎo)軌EF、GH等高平行放置，EG間寬度為FH間寬度的3倍，導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻強磁場中，左側(cè)呈弧形升高。圖2512如圖251所示為矩形的水平光滑導(dǎo)電軌道abcd，ab邊和cd邊的電阻均為5R0，ad邊和bc邊長均為L，ad邊電阻為4R0，
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