物理选修3-2经典例题

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|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，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向 的，根据“同向屯流互

2、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

3、 to 贝ij （）an <n2, a屮电流方向向内b. n<n2, a中电流方向向外c. n>n2, a中电流方向向内dn>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

4、，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l1.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&quo

5、t;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

6、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:!al= jum,t =pmgrk2il2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，说明安培力与重力刚好平衡,112：»()1x图x ix :vx x!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x x亠遵 电热，所以产生电热q =2mgd°x x; !x°仮!）7: 飞机

7、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. e=b2vb，且a点电势高于b点电势仮！j 8：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,必的质 量为屈，电阻为尸,开始吋白方、都垂直于导轨

8、静止,不计摩擦。给“ 一个向右的瞬时冲量i,在以后的运动中，cd i的最人速度环最人加速度玄、产生的电热各是多少？解：给动冲量示，”获得速度向右运动，回路屮产生感应电流，cd受安培力作用而加 速，已血受安培力而减速；当两者速度相等时，都开始做匀速运动。所以开始时的加速度 最人，最终cr的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能，电能又转化为内能。由 于甜、c横截面积之比为2 : 1,所以电阻之比为1 ： 2,根据qrtsr,所以c上产生 的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得“的初速度为ve/m,因此有:e = blv. 1 =,f = bli,a =-，解得g =。最后的共

9、同速度为 二1 r + 2/m m!2m 3m2r系统动能损失为&=1'7 6/2/,其中c上产生电热q=i2/ 9/27例9、如图所示，在磁感应强度大小为b、方向竖直向上的匀强磁场屮, 有一质量为加、阻值为r的闭合矩形金属线abed用绝缘轻质细杆悬 挂在o点，并可绕0点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放, 在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线松平而始终处于同一平 而，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是a. ci > b > c * d * cib. d > c > b > d > dc. 先是 d -» c »

10、; b > ci ->d9后是 q» b > c->d> cid. 先是 d » b > c -» d >ci9丿u 是 d-» c -» b>ci>（1答案b【解析】由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增人，由“增反”“减同”可知电流方向是d个2(.3 ').5 ().6例10：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的冇效值/。 解：该交流周期为徉0. 3s,前*0. 2s为恒定电流71=3a,后f2=0. is为恒定 电流h= -6a,因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定 义，设有效值为i，根据定义有：血&片仆 代昵 带入数据计算得：住3©a!）11：某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200v,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n, n2o降压变压器原副线匝数分别为岂、山（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220v的用电器正常工作，则（）a. 亠鱼"1 吗b.c.升压变压器的输出电圧等于降压变压器的输入电压d.升压