物理选修3-2经典例题

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1、物理选修3-2经典例题解析例1:如图所示,闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度%沿过导体环圆心的竖直线下落过程,导体环中的感应电流方向.QhJ如何?j

2、[]M解:从“阻碍磁通量变化”来看,当条形磁铁的屮心恰好位于线圈掰所在的水平面时,磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈,而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少,所以此吋刻穿过线圈必的磁通量最人。因此全过程中原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁场方向先下后上,感应电流先顺时针后逆时针。从“阻碍相对运动”来看,线圈对应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段),把条形磁铁等效为螺线管,该螺线管中的电

3、流是从上向下看逆时针方向的,根据“同向屯流互相吸引,反向电流互相排斥”,感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的,与前一种方法的结论相同。例2:如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环3、bo将条形磁铁沿它们的止中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动?解:根据①二BS,磁铁向下移动过程小,B增大,所以穿过每个环屮的磁通量都有增大的趋势,由于S不可改变,为阻碍增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离。图4例3、如图4所示,条形磁铁放在光滑的斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置的直导线的截面,导线屮无电流时,磁

4、铁对斜面的压力为N1,当导线中有电流流过时,磁铁对斜面的压力为N2,此时弹簧的伸长量减小To贝ij()A・NN2,A中电流方向向内D・N>N2,A中电流方向向外解:弹簧缩短了,说明磁铁和通电导线间的作用力为斥力,所以磁铁和斜面间的弹力变大,根据磁铁的磁场分布和左手定则,可以判定出电流向里,故选择A.例4:如图所示,竖直放置的〃形导轨宽为〃,上端串冇电阻斤(其余导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为〃的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒力的质虽为/〃,与导轨接触良好,不

5、计摩擦。从静止释放后必保持水平而下滑。试求“下滑的最大速度%解:释放瞬间“只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势F、感应电流/、安培力〃、都随之增大,加速度随之减小。当尸增人到时,加速度变为零,这吋"达到最人速度。由尸==mg,"J得匕”mgRB7?这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关系:重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程;安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程;合外力(重力和••••1・■・・加•L・•・・•・•1.•安培力)做功的过程是动能增加的过程;电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到

6、稳定速度示,重力势能的减小全部转化为电能,电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。进一步讨论:如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键,让"下落一段距离后再闭合电键,那么闭合电键后“的运动情况乂将如何?(无论何时闭合电键,"可能先加速后匀速,也町能先减速后匀速,还町能闭合电键后就开始匀速运动,但最终稳定后的速度总是一样的)。例5:如图所示,〃形导线框固定在水平面上,右端放有质量为刃的金属棒ab.ab与导轨间的动摩擦因数为〃,它们围成的矩形边长分别为厶、厶回路的总电阻为忆从F0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均

7、匀变化的匀强磁场0kt,(&>0)那么在Z为多大时,金属棒开始移动?解:由E=^L=k/AL2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也是恒定的,但由Ar于安培力F二所以安培力将随时间而增人。当安培力增人到等于最人静摩擦力时,“将开始向左移动。这时有:!a・L=jum^,t=PmgRk2I^L2例6:如图所示,矩形线圈日比d质量为加,宽为d,在竖直平而内由静止白由下落。其卜•方有如图方向的匀强磁场,磁场上、下边界水平,宽度也为d,线圈必边刚进入磁场就开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全过程,产生了多少电热?解:动刚进入磁场就做匀速运动

8、,说明安培力与重力刚好平衡,112:»()1x图XiX:VXX!—X:在下落2〃的过程屮,重力势能全部转化为电能,电能又全部转化为XX「亠遵电热,所以产生电热Q=2mgd°XX;!X°仮!)7:—•飞机在北半球的上空以速度v水平飞行,飞机机身长为a,翼展为b;该空间地磁场磁感应强度的水平分量为Bl,竖直分量为B2;驾驶员左侧机翼的端点用A表示,右侧机翼的端点用B表示,用E表示飞机产生的感应电动势,则(D)A.E=Blvb,且A点电势低于B点电势B.B.E二Blvb,且A点电势高于B点电势C.C.E=B2vb,且A点电势低于B点电势D.D.

9、E=B2vb,且A点电势高于B点电势仮!J8:如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为〃的匀强磁场方向竖肓向下。同种合金做的导体棒日方、加横截面积Z比为2:1,长度和导轨的宽均为L,必的

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