高中物理電磁學(xué)經(jīng)典例題-資料下載頁
2025-04-04 02:39本頁面
【正文】 果先求出每根導(dǎo)體棒各自的電動勢，再求回路的總電動勢，有時就會涉及“反電動勢”而超綱。如果取整個回路為研究對象，直接將法拉第電磁感應(yīng)定律ε=用于整個回路上，即可“一次性”求得回路的總電動勢，避開超綱總而化綱外為綱內(nèi)。cd棒勻速向右運(yùn)動時，所受摩擦力f方向水平向左，則安培力Fcd方向水平向右，由左手定則可得電流方向從c到d，且有：Fcd = IdB = f I = f /Bd ?、偃≌麄€回路abcd為研究對象，設(shè)回路的總電勢為ε，由法拉第電磁感應(yīng)定律ε=，根據(jù)B不變，則△φ=B△S，在△t時間內(nèi)，△φ=B(V1－V2)△td所以：ε=B(V1－V2)△td/△t=B(V1－V2)d 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(qiáng)磁場磁感強(qiáng)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(jìn)入磁場開始做勻速運(yùn)動．求線圈做勻速運(yùn)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(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)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?。?dāng)ａ＝0時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此后ａｂ棒做勻速運(yùn)動，速度達(dá)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(qiáng)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 ．（不考慮空氣阻力） 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＝ｍｇ2ｈ＝2ｍｇｈ．圖36139. 如圖361所示，Ａ是一邊長為ｌ的正方形線框，電阻為Ｒ．現(xiàn)維持線框以恒定的速度ｖ沿ｘ軸運(yùn)動，并穿過圖中所示的勻強(qiáng)磁場Ｂ區(qū)域．取逆時針方向為電流正方向，線框從圖示位置開始運(yùn)動，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流ｉ隨時間ｔ變化的圖線是圖362中的：［ ］圖362解析：由于線框進(jìn)入和穿出磁場時，線框內(nèi)磁通量均勻變化，因此在線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變．根據(jù)楞次定律可知，線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向與規(guī)定的正方向相同，穿出磁場時感應(yīng)電流的方向與規(guī)定的正方向相反，因此應(yīng)選Ｂ．圖363想一想:若將題39改為：以ｘ軸正方向作為力的正方向，則磁場對線框的作用力Ｆ隨時間ｔ的變化圖線為圖363中的：［ ］同理可分析得正確答案應(yīng)選Ｃ．11
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