物理選修3-2經(jīng)典例題

1、精品文檔物理選修3-2經(jīng)典例題解析例1 :如圖所示，閉合導(dǎo)體環(huán)固定。條形磁鐵 s極向下以初速度 vo沿過導(dǎo)體環(huán)圓心的豎直線下落過程，導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流方向 如何？解：從“阻礙磁通量變化”來看，當(dāng)條形磁鐵的中心恰好位于線圈m所在的水平面時，磁鐵內(nèi)部向上的磁感線都穿過了線圈， 而磁鐵外部向下穿過線圈的 磁通量最少，所以此時刻穿過線圈 m的磁通量最大。因此全過程中原磁場方向 向上，先增后減，感應(yīng)電流磁場方向先下后上，感應(yīng)電流先順時針后逆時針。從“阻礙相對運動”來看，線圈對應(yīng)該是先排斥（靠近階段）后吸引（遠離 階段），把條形磁鐵等效為螺線管，該螺線管中的電流是從上向下看逆時針方向 的，根據(jù)“同向電流互

2、相吸引，反向電流互相排斥”，感應(yīng)電流方向應(yīng)該是先順 時針后逆時針的，與前一種方法的結(jié)論相同。例2:如圖所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán) a、bo將條形磁鐵沿它們的正中向下移動（不到達該平面），a、b將如何移動？解：1g據(jù)二bs,磁鐵向下移動過程中，b增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通 量都有增大的趨勢，由于s不可改變，為阻礙增大，導(dǎo)體環(huán)應(yīng)該盡量遠離磁鐵， 所以a、b將相互遠離。例3、如圖4所示，條形磁鐵放在光滑的斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而隨意編輯平衡，a為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時，磁鐵對斜面的壓力為n1,當(dāng)導(dǎo)線中有電流流過時，磁鐵對斜面的壓力為n2,此時彈簧的伸長量減小

3、則（）a. n 1 n2, a中電流方向向內(nèi)b. n1 n2, a中電流方向向內(nèi)d. n1n2, a中電流方向向外解：彈簧縮短了，說明磁鐵和通電導(dǎo)線間的作用力為斥力， 所以磁鐵和斜面間的彈力變大，根據(jù)磁鐵的磁場分布和左手定則， 可以判定出電流向里，故選擇a.例4：如圖所示，豎直放置的 u形導(dǎo)軌寬為l,上端串有電阻 r （其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計）。磁感應(yīng)強度為 b的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒 ab的質(zhì)量為 m ,與導(dǎo)軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后 ab保持水平而下滑。試求 ab下滑的最大速度 vm解：釋放瞬間ab只受重力，開始向下加速運動。隨著速度的增大，感應(yīng)電動勢e、感應(yīng)電流

4、i、安培力f都隨之增大，加速度隨之減小。當(dāng)f增大到f=mg時，加速度變?yōu)榱悖@時 ab達到最大速度。_ 2 2b l vmmg ,可得vmmgrb2l2這道題也是一個典型的習(xí)題。要注意該過程中的功能關(guān)系：重力做功的過程是重力勢能向動能和電能轉(zhuǎn)化的過程；安培力做功的過程是機械能向電能轉(zhuǎn)化的過程； 合外力（重力 和安培力）做功的過程是動能增加的過程； 電流做功的過程是電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程。 達到 穩(wěn)定速度后，重力勢能的減小全部轉(zhuǎn)化為電能， 電流做功又使電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 這時重 力的功率等于電功率也等于熱功率。進一步討論：如果在該圖上端電阻白右邊串聯(lián)接一只電鍵，讓ab下落一段距離后再閉合電鍵，那

5、么閉合電鍵后ab的運動情況又將如何？（無論何時閉合電鍵，ab可能先加速后勻速，也可能先減速后勻速， 還可能閉合電鍵后就開始勻速運動，但最終穩(wěn)定后的速度總是一樣的）。例5：如圖所示，u形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab, ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為它們圍成的矩形邊長分別為 li、匕，回路的總電阻為 ro從t=0時刻起，在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化的勻強磁場b=kt, （k0 ）那么在t為多大時，金屬棒開 始移動？解：由e =klil2可知，回路中感應(yīng)電動勢是恒定的，電流大小也是恒定的，但 t由于安培力 f=bil8b=kt8t,所以安培力將隨時間而增大。當(dāng)安培力增大到等于

6、最大靜摩擦力時，ab將開始向左移動。這時有： kt l1 % l2mg,tzmg，dl .wxv-xx wx 一x 二 x一2 3.- - 41 r %k2l2l2例6：如圖所示，矩形線圈 abcd質(zhì)量為m,寬為d,在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。 其下方有如圖方向的勻強磁場，磁場上、下邊界水平，寬度也為 d,線圈ab邊剛進入磁場就開始做勻速運動，那么在線圈穿越磁場的全過程，產(chǎn)生了多少電熱？解：ab剛進入磁場就做勻速運動， 說明安培力與重力剛好平衡，在下落2d的過程中，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能，電能又全部轉(zhuǎn)化為電熱，所以產(chǎn)生電熱q=2 mgd 。例7： 一飛機在北半球的上空以速度v水平飛行，飛機機身

7、長為a,翼展為b;該空間地磁場磁感應(yīng)強度白水平分量為b1,豎直分量為 b2;駕駛員左側(cè)機翼的端點用a表示，右側(cè)機翼的端點用 b表示，用e表示飛機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，則（ d ）a.e=b1vb ,且a點電勢低于 b點電勢b.b.e=b1vb ,且a點電勢高于 b點電勢c.c.e=b2vb ,且a點電勢低于 b點電勢d.d.e=b2vb ,且a點電勢高于 b點電勢例8:如圖所示，水平面上固定有平行導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場方向豎直向下。同種合金做的導(dǎo)體棒ab、cd橫截面積之比為2 ： 1 ,長度和導(dǎo)軌的寬均為 l, ab的質(zhì)量為m，電阻為r,開始時ab、cd都垂直于導(dǎo)軌靜止，不 計摩擦。給ab

8、 一個向右的瞬時沖量 i,在以后的運動中，cd的最大速度vm、最大加速度 am、產(chǎn)生的電熱各是多少?解：給ab沖量后，ab獲得速度向右運動，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流， cd受安培力作用而加速，ab受安培力而減速；當(dāng)兩者速度相等時，都開始做勻速運動。所以開始時cd的加速度最大，最終cd的速度最大。全過程系統(tǒng)動能的損失都轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。由于ab、cd橫截面積之比為 2 ： 1 ,所以電阻之比為1 ： 2,根據(jù)q=i 2rt“r,所以cd上產(chǎn)生的電熱應(yīng)該是回路中產(chǎn)生的全部電熱的2/3。又根據(jù)已知得 ab的初速度為vi=i/m ,2.2.因此有：e blv1,1 -,f bli,am ，解得a

9、m 型導(dǎo)。最后的共同速度為 r 2rm/23m rvm=2 1/3m,系統(tǒng)動能損失為 aek=i 2/ 6m,其中cd上產(chǎn)生電熱 q=i 2/ 9m例 9、如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為b、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為 m、阻值為r的閉合矩形金屬線框 abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在。點，并可繞。點擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是a. a b c d ab. d c b a dc b a d ,后是 a b c d a b c d a,后是d“減同”可知電流【解析】由楞次定律，一開始

10、磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反” 方向是d c b a d例10 :通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值i。解：該交流周期為 t=0.3s ,前ti=0.2s為恒定電流ii=3a ,后t2=0.1s為恒定電流i2= -6a ,因此這一個周期內(nèi)電流做的功可以求出來，根據(jù)有效值的定義，設(shè)有效值為i,根據(jù)定義有:i2rt=ii2rti+ l22rt2 帶入數(shù)據(jù)計算得：i=3 u2a例11 ：某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電機的輸出電壓為200v ,輸電線總電阻為r,升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為 n, n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為a3、n4 （變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為 220v的用電器正常工作，則（a.ni用升壓費壓器降壓荽壓器b.nic.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓d.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變