[理化生]高中物理学习秘籍.doc

电磁感应现象中一个有用的结论 闭合回路中通过导体的电荷量 电磁感应的题目往往综合性较强，与前面知识联系较多，从众多题目中寻找解题的规律或得出有用结论，对于同学们解题有很大帮助，且看以下几例。 例1：如图1所示，有一边长为L正方形线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁感线方向垂直，当线圈（设线圈总电阻为R）从图示位置，以速率v匀速拉出磁场的过程中，流过导线的电荷量为多少？ 图1 解析：线圈cd边出了磁场，ab边在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电动势E=BLv，线圈闭合，产生的感应电流，而线圈拉出磁场所需时间，所以流过导线的电荷量。这里的是线圈面积，是通过导线圈的最大磁通量，把线圈从磁场中拉出来，对线圈回路，磁通量的变化量。 例2：如图2所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路中的定值电阻为R，其余电阻不计。试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中，通过电阻R的电荷量为多少？ 图2 解析：MN导线在圆环上做切割磁感线运动，其有效长度在不断变化，用切割式难求得平均感应电动势。事实上，回路上磁通量不断变化，平均感应电动势可由磁通量变化式求得（即法拉第电磁感应定律）。在这里MN导体棒与圆环接触，与R组成一个闭合回路，通过该回路的磁通量为，所以电阻R上的平均电流强度 ，完成这一变化的时间，所以通过R的电荷量 。 例3：如图3所示，平行放置的金属导轨MN之间的距离为L，一金属杆长为2L，一端以转轴O固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨位置，在导轨平面内以角速度顺时针匀速转至另一端脱离导轨M，若两导轨间有一磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，导轨上接一电阻R，导轨与导体棒电阻不计。则在上述的转动过程中，通过R的电荷量为多少？ 图3 解析：导体棒在磁场中以O为圆心转动切割磁感线，且有效长度在变，因而在求平均感应电动势时，也只能用磁通量变化式，导体棒与导轨接触且与R组成闭合回路。完成这一变化的时间，所以，流过R的平均电流强度。则通过R的电荷量。，而，即。 综上所述闭合回路中通过导体的电荷量，等于回路中磁通量的变化量与回路总电阻R的比值，与时间t、速率v无关。这样如若求通过导体的电荷量，就可以快速解答。 一般对于N匝线圈的闭合回路，感应电动势大小，通过导线横截面积的电荷量。。 巩固练习 1. 如图4所示，一个直径为d，电阻为R的圆形单匝线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面。现使线圈以为轴从图示位置转过90°角，求在此过程中通过线圈导体横截面的电荷量。 图4 2. 长为L的正方形闭合导体框，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导体框平面与磁场方向垂直，磁场恒定不变，如图5所示，求将此导体框变为圆形导体环的过程中通过导线横截面的电荷量，已知导体框电阻为R。 图5 参考答案 1. 2. 　 模型组合讲解;滑轮模型 【模型概述】滑轮是生活中常见的器具，根据其使用方法有动滑轮与定滑轮，在试题中还有它的“变脸”模型，如光滑的凸面（杆、球、瓶口等）。 【模型讲解】 一、“滑轮”挂件模型中的平衡问题 例1. （2005年烟台市检测题）如图1所示，将一根不可伸长、柔软的轻绳左、右两端分别系于A、B两点上，一物体用动滑轮悬挂在轻绳上，达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为；将绳子右端移到C点，待系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为；将绳子右端再由C点移到D点，待系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为，不计摩擦，并且BC为竖直线，则（ ） A. B. C. D. 图1 解析：由于跨过滑轮上绳上各点的张力相同，而它们的合力与重力为一对平衡力，所以从B点移到C点的过程中，通过滑轮的移动，，再从C点移到D点，肯定大于，由于竖直方向上必须有，所以。故只有A选项正确。 二、“滑轮”挂件模型中的变速问题 例2. 如图2所示在车厢中有一条光滑的带子（质量不计），带子中放上一个圆柱体，车子静止时带子两边的夹角∠ACB=90°，若车厢以加速度a=7.5m/s2向左作匀加速运动，则带子的两边与车厢顶面夹角分别为多少？ 图2 解析：设车静止时AC长为，当小车以向左作匀加速运动时，由于AC、BC之间的类似于“滑轮”，故受到的拉力相等，设为FT，圆柱体所受到的合力为ma，在向左作匀加速，运动中AC长为，BC长为 由几何关系得 由牛顿运动定律建立方程： 代入数据求得 说明：本题受力分析并不难，但是用数学工具解决物理问题的能力要求较高。 三、“滑轮”挂件模型中的功能问题 例3. 如图3所示，细绳绕过两个定滑轮A和B，在两端各挂一个重为P的物体，现在A、B的中点C处挂一个重为Q的小球，Q2P，求小球可能下降的最大距