2014第六周戴侨余高二磁场电磁感应解题技巧1(2)

高二物理磁场和电磁感应解题技巧例析

四、含容电路的计算分析（电容器等效为断路）

【例7】右图电路中，电源电动势E＝10V、内阻忽略不计，定值电阻R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF。（1）闭合开关S，电路稳定后通过电阻R1的电流多大？（2）然后将开关S断开，求这以后流过电阻R1的总电量？（3）开关断开以后，电源还输出多少电能？

解:(1) 闭合开关S后，电路达到稳定时，电容器相当于断路，由闭合电路欧姆

定律知，通过R1的电流为I E 1A R1 R2

(2)断开前,电容器两极上电压等于R2两端的电压，即 UC＝IR2＝1×6＝6V

－－电容器的带电量为 Q＝CUC＝30×106×6＝1.8×104C

S断开后，电容器两极间电压等于电源电动势E，其带电量为 Q’＝CE＝30×10－6×10＝3×10－4C

流过R1的总电量等于电容器带电量的增加，即 ΔQ＝Q’－Q＝1.2×104C －

（3）开关断开以后，电源又释放的电能为 E电＝ΔQE＝1.2×104×10J＝1.2×103J

五、电路故障的分析方法（假设法、排除法）

【例8】如图所示，电源电动势为6V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电

压表测得各部分电压是Uad＝0，Ucd＝6V，Uab＝6V，由此可以断定（ ）

A．L1和L2的灯丝都断了 B．L1的灯丝断了

C．L2的灯丝断了 D．变阻器R断路 －－

六、恒定电流实验计算题（数学函数方法、极值判断）

例9．用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻，伏安图象如图6--02所示，根据图线

回答：（1）干电池的电动势和内电阻各多大？（2）图中a点对应的外电路电阻是多大？

电源此时内部热功率是多少？（3）图中a、b两点对应的外电路电阻之比是多大？对应

的输出功率之比是多大？（4）在此实验中，电源最大输出功率是多大？ 图6--02

解析：（1）E 1.5V，内电阻r=0.2Ω （2）Ra=4Ω Pr Iar 2.5 0.2W 1.25W 22

（3）电阻之比：4：1 输出功率之比：1：1 （4）当路端电压U I短E，干路电流I 时22

有最大输出功率P出mE21.57.5计算或由对称性找乘积IU（对应于图 W 2.81W当然直接用P出m 4r22

线上的面积）的最大值，也可以求出此值。

七、电磁场中的单杆模型（假设法，极值判断）

例10．如图9－3－13所示，在水平桌面上放置两条相距l的平行粗糙且无限长的金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.滑杆与导轨电

阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质

量为m的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态．现若从静止开始释放物块，用I

表示稳定后回路中的感应电流，g表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒

为Ff，则在物块下落过程中( ) 图9－3－13

(mg－Ff)RI2RA．物体的最终速度为 B．物体的最终速度为 Blmg－Ff

高二物理磁场和电磁感应解题技巧例析

mg(mg－f)RC．稳定后物体重力的功率为I2R D．物体重力的最大功率可能大于Bl解析：由题意分析可知，从静止释放物块，它将带动金属滑杆MN一起运动，当它们稳定时最终将以某一

B2l2v速度做匀速运动而处于平衡状态，设MN的最终速度为v，对MN列平衡方程：RFf＝mg，∴v＝

(mg－Ff)R，所以A项正确；又从能量守恒定律角度进行分析，物块的重力的功率转化为因克服安培力做BlI2R2功而产生的电热功率和克服摩擦力做功产生热功率，所以有：IR＋Ffv＝mgv，所以，v＝Bmg－Ff

(mg－Ff)R项正确，C项错误；物块重力的最大功率为Pm＝mgv＝mg，所以D错误．答案：AB Bl八、电磁场中的斜面模型及能量问题（假设法，极值判断）

例11如图9－3－20所示，光滑曲线导轨足够长，固定在绝缘斜面上，匀强磁场B垂

直斜面向上．一导体棒从某处以初速度v0沿导轨面向上滑动，最后又向下滑回到原

处．导轨底端接有电阻R，其余电阻不计．下列说法正确的是( )

A．滑回到原处的速率小于初速度大小v0

B．上滑所用的时间等于下滑所用的时间

C．上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量大小相等 图9－3－20

D．上滑过程通过某位置的加速度大小等于下滑过程中通过该位置的加速度大小

解析：导体棒从某处以初速度v0沿导轨向上滑动至向下滑回到原处的过程中，有一部分机械能转化成电阻发热的内能，据能的转化和守恒定律得滑回到原处速率小于初速度大小v0，选项A正确；因为导体棒上滑和下滑过程中机械能不断减小，对上滑过程安培力斜向下，下滑过程安培力斜向上，所以上滑过程通过某位置加速度大小与下滑过程中通过该位置加速度大小不同，上滑所用时间和下滑所用时间不同，选项B、

ΔΦD错误；上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量大小相等，均为q＝R，选项C正确．答案：AC

九、电磁流量计模型、回旋加速模型、磁偏转模型

例12．(13分)如图甲所示，一质量为m、电荷量为q的正离子，在D处沿

图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场方向垂直纸

面向里．结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场，

此电场方向与AC平行且向上，最后离子打在G处，而G处到A点的距离为2d(直

线DAG与电场方向垂直)．不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内．求：

(1)正离子从D处运动到G处所需时间．(2)正离子到达G处时的动能．

【解析】(1)正离子的运动轨迹如图乙所示，在磁场中做圆周运动的时间为：

12πmt1＝T＝(1分) 33Bq

2圆周运动半径r满足：r＋rcos 60°＝d (1分)解得：r＝d (1分) 3

mv02Bqd设离子在磁场中运动的速度为v0，则有：r＝ (1分)解得：v0＝(1分) Bq3m

2d3m离子从C运动到G所需的时间t2＝＝ (2分) 0Bq

(9＋2π)m离子从D→C→G的总时间为：t＝t1＋t2＝ (2分) 3Bq

1(2)设电场强度为E，对离子在电场中的运动过程，有：qE＝ma，d＝22 (1分) 2

222222124Bqd(9＋2π)m4Bqd由动能定理得：Eq·d＝EkG－mv0 (1分)解得：EkG＝． (2分)[答案] (2)29m3Bq9m

实战练习：1、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图10-22，

已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达

B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是 [

]