高中物理電磁學經(jīng)典例題(參考版)
2025-04-07 02:39本頁面
【正文】 cd棒勻速向右運動時，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，設回路的總電勢為ε，由法拉第電磁感應定律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軌，兩導軌間距離為ｌ，導軌平面與水平面的夾角為θ．在整個導軌平面內(nèi)都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感強度為Ｂ．在導軌的Ａ、Ｃ端連接一個阻值為Ｒ的電阻．一根垂直于導軌放置的金屬棒ａｂ，質(zhì)量為ｍ，從靜止開始沿導軌下滑．求ａｂ棒的最大速度．（已知ａｂ和導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，導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兩根桿電阻均為r=，導軌電阻不計，當ab桿受力F=，ab桿以V1做勻速直線運動，cd桿以V2做勻速直線運動，求速度差(V1－ V2)等于多少？分析與解：在電磁感應現(xiàn)象中，若回路中的感應電動勢是由導體做切割磁感線運動而產(chǎn)生的，則通常用ε=BlVsinθ來求ε較方便，但有時回路中的電動勢是由幾根棒同時做切割磁感線運動產(chǎn)生的，如果先求出每根導體棒各自的電動勢，再求回路的總電動勢，有時就會涉及“反電動勢”而超綱。因圓筒每秒轉(zhuǎn)2周(半秒轉(zhuǎn)1周)，故在1秒內(nèi)，紙上的圖形如圖313所示。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。偏轉(zhuǎn)極板上加上正弦交流電后，板間電場變?yōu)榻蛔冸妶觯娮釉诎彘g的運
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