20xx_高中物理__難點(diǎn)之七_(dá)_法拉第電磁感應(yīng)定律-資料下載頁
2025-08-15 11:37本頁面
【導(dǎo)讀】此公式在應(yīng)用時容易漏掉匝數(shù)n，實(shí)際上n匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是串聯(lián)在一起的，是合磁通量的變化，尤其變化過程中磁場方向改變的情況特別容易出錯，并且感應(yīng)。的關(guān)系容易混淆不清。E=nBsωcosθ）解決問題時，不注意各公式應(yīng)用的條件，造成公式應(yīng)用混亂從而形成難點(diǎn)。因主要是此情況下，線圈在三維空間運(yùn)動，不少同學(xué)缺乏立體思維。的關(guān)系，求解感應(yīng)電動勢就會受到影響，要真正掌握它們的區(qū)別應(yīng)從以下幾個方面深入理解。正一負(fù)，△φ=2BS，這也是不可取的。算平均感應(yīng)電動勢，只要將v代入平均速度即可。時起點(diǎn)不同，記住兩個特殊位置是關(guān)鍵。兩導(dǎo)軌間距為L，左端接一電阻R，其余電阻不計(jì)。而電路中通過的電荷量等于平均電流與時間的乘積，即。場中，線圈平面與磁場垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。速轉(zhuǎn)動，角速度為ω。若線圈ab邊長為L1，ad邊長為L2，在磁場外部分為
【正文】 b 兩等勢面的電勢差為 Uab， b、 c 兩等勢面的電勢差 Ubc；帶電粒子經(jīng)過等勢面 a、 b、 c 時的速率分別為 Va、 Vb、 Vc。（已知： Va=0， Vb=v） 則： mvmvqU bbab 22 2121 ?? ① mvmvqU bcbc 22 2121 ?? ② 將 ① 、 ② 兩式相除可得： vv vvUU bc abbcab 2222??? ③ 將 UUUUab3132 ???、 UUUU bC1254132 ???、 0aV? 、 bVv? 代入 ③ 式： vvvvvvvvvvvUUvvvvaaaa2349945445401253120222222222222??????????? 所以，帶電粒子經(jīng)過等勢面 c 的速度為 。 【 總結(jié)】 帶電粒 子在非勻強(qiáng)電場中運(yùn)動牽扯到動能變化時通常用動能定理求解比較方便，在分析問題時分清物理過程是非常關(guān)鍵的。 （六）考慮受重力或其它恒力作用時的帶電物體的運(yùn)動問題 若帶電微粒除受電場力作用外，還受到重力或其它恒力作用，同樣要分解成兩個不同方向的簡單的直線運(yùn)動來處理。 例 8：質(zhì)量 m=，帶電荷量ｑ＝－４ 107C 的帶電微粒以 v0=10m/s 的速度從水平放置的平行金屬板 A、 B 的中央飛入板間，如圖 89 所示，已知板長 L=，板間距離 d=，當(dāng) UAB=103伏時，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，則 AB 間所加電壓在 【 審題 】當(dāng) UAB=103伏時，帶電粒子恰好沿直線穿過板間，說明微粒的重力要考慮，要使帶電粒子能從板間飛出， AB 間所加電壓必定是一個范圍，從上板邊緣飛出對應(yīng)最高電壓，從下板邊緣飛出對應(yīng)最低電壓，利用平衡條件、牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式便可求出。 【 解析】 帶電微粒在板間受電場力和重力的作用，做類平拋運(yùn)動，當(dāng)微粒剛好打中下板右邊緣時，有： v0ｔ＝Ｌ，ａ １ ｔ ２ ／２＝ d/2 可得ａ １ =dv02/L2=對微粒，有（以向下為正）： mgqU1/d=ma1 所以 U1=m（ ga1） d/q=60V 當(dāng)微粒剛好打中上板右邊緣時，有： v0ｔ＝Ｌ，ａ 2ｔ ２ ／２＝ d/2 可得ａ 2=dv02/L2=對微粒，有（以向上為正）： Qu2/d mg=ma2 所以 U2=m（ g+a2） d/q=240V 要使帶電微粒能穿出極板，則兩極板間的電壓 U 應(yīng)滿足： U1＜ U＜ U2， 即：６０Ｖ＜ U＜２４０Ｖ 【 總結(jié)】 若帶電微粒除受電場力作用外，還受到重力或其它恒力作用，同樣要分解成兩個不同方向的簡單的直線運(yùn)動來處理。 圖 89 例 9：如圖 810 所示，水平放 置的 A、 B 兩平行板相距 h，有一質(zhì)量為 m，帶電量為 +q 的小球在 B 板之下 H 處以 v0初速度豎直向上進(jìn)入兩板間，欲使小球恰好打到 A 處，試討論 A、 B 【 審題 】小球在 B 板下方時，只受重力作用，做減速運(yùn)動，小球進(jìn)入到兩板間時，除受向下的重力外，還受到電場力的作用，向上做減速運(yùn)動，但由題設(shè)的條件，電場力的方向未知，需要分兩種情況討論解決。 【 解析】 當(dāng)電場力向下時，ψ Aψ B qUABmg(H+h)=12 mv02, ∴ UAB=m［ v022g(H+h)］ /2q 當(dāng)電場力向上時，φ Aφ B qUBAmg(H+h)= 12 mv02, ∴ UBA=m［ 2g(H+h)v02］ /2q 【 總結(jié)】 本題在求解過程中可分段使用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式，也可分段使用動能定理或全過程使用動能定理，但全過程使用動能定理簡單。 例 10：如圖 811 所示：在方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，一不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)線的一端連著一個質(zhì)量為 m 的帶正電的小球，另一端固定于 O 點(diǎn)。把小球拉起至細(xì)線與場強(qiáng)平行，然后無初速解放。已知小球擺到最低 點(diǎn)的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為 θ 。求：小球經(jīng)過最低點(diǎn)時細(xì)線對小球的拉力。 【 審題 】 1．在本題中，小球擺動的過程是電荷克服電場力做功（電場力做負(fù)功）的過程 —— 重力勢能減少，電勢能增加。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知：重力勢能的減少量等于電勢能的增加量。（說明：本題是宏觀小球，重力不能忽略。） 2．重力對物體所做的功只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。而且重力所做的功等于物體重力勢能的變化。根據(jù)這種性質(zhì)，在本題中若設(shè)細(xì)線長度為 l，則小球從釋放點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)重力勢能的減少量應(yīng)該等于 mglcosθ 。 3．電場力對電荷所做的功只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟電荷運(yùn)動的路徑無關(guān)。而且電場力所做的功等于電荷的電勢能的變化。根據(jù)這種性質(zhì)，在本題中若設(shè)小球所帶電量為 q、場強(qiáng)為 E，則小球從釋放點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)電勢能的增加量應(yīng)該等于 qEl(1+ sinθ )。（根據(jù) W=qU、 U=Ed、 d=1+lsinθ推導(dǎo)出上面的結(jié)果。 ） 4．小球擺動的過程中，重力做正功（重力勢能減少）；電場力做負(fù)功（電勢能增加），因此正功與負(fù)功的代數(shù)和（即算術(shù)差）應(yīng)當(dāng)?shù)扔谛∏蛟黾拥膭幽堋Ｈ粼O(shè)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時的速度為 v，則其數(shù)學(xué)關(guān)系為 221 mvqElmgl ??。 5．在解答本題時，還需使用圓周運(yùn)動的向心力關(guān)系式，若設(shè)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時細(xì)線對圖 810 圖 811 小球的拉力為 T，則應(yīng)有：lvmmgT 2??。 【 解析】 )s in1(c o s ?? ?? q E lm g l ① 221 mvqElmgl ?? ② lvmmgT 2?? ③ 由 ② 式可以導(dǎo)出： qElmvmgl ?? 221 ④ 將④、③兩式相除可得： ?????????????????????????????????????????????????s in1c o s12s in1c o ss in12s in1)c o ss in1(2)s in1(21)c o ss in1(c o ss in21s in21s in11c o s21s in11c o s21222222glglglvvglglvglvglglvglm g lmvm g l 將 v2 值代入 ③ 式： ????????????????????????????????????????s in1cos23s in1cos23s in1cos122s in1cos12mgmgmgTglmgmgTlglmmgT 所以，小球經(jīng)過最低點(diǎn)時細(xì)線對小球的拉力為 ?????? ?? ??sin1 cos23mg。 【 總結(jié)】 圓周運(yùn)動是高中物理重點(diǎn)研究的曲線運(yùn) 動，電場中的圓周運(yùn)動也是近年高考命題的熱點(diǎn)，解決這類問題的基本方法和力學(xué)中的情形相同，不同的是還要考慮電場力的特點(diǎn)。涉及勻強(qiáng)電場中的圓周運(yùn)動問題時，具體計(jì)算做功值時，要充分利用電場力、重力做功與路徑無關(guān)的性質(zhì)求解，分別求每個分力的功比求合力的功簡單。
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