探索物理计算题的思维规律与答题技巧—电学计算题.ppt

探索物理计算题的思维规律与答题技巧 --电学计算题 中学物理特级教师: 曾军良 例1 用某种粗细均匀的金属丝围成的正方形闭合线圈边长为L=0.3m，线圈质量m=0.6kg，阻值为R=6Ω，两条光滑平行轨道间距略小于线框边长，轨道平面与水平面的夹角为?=30°，轨道电阻不计。在轨道上某处存在一个宽度与线圈边长相等的磁场区域，磁感应强度方向垂直于导轨平面向上，大小为B=10T。如图所示，线圈搁在轨道上，线圈与轨道接触良好，在平行于轨道平面的拉力F作用下，线框刚好以v0=1m/s的速度匀速通过磁场区域，试求： （1）拉力F的大小 （2）若在线框刚出磁场时撤去拉力，求线框第二次穿越磁场区域过程中，线框的焦耳热 例2 如图所示，由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为L，每条边的电阻均为R，其中ab边材料的密度较大，其质量为m，其余各边的质量均可忽略不计．线框可绕与cd边重合的水平轴自由转动，不计空气阻力及摩擦．若线框从水平位置由静止释放，经历时间t到达竖直位置，此时ab边的速度大小为v．若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中，重力加速度为g． 解：⑴线框在竖直位置时，ab切割的速度为V，则有：I=?/(4R)=BLV/(4R) Uab=I·3R=3BLV/4 F=BIL= ⑵由能量守恒定律有： ⑶电动势的平均值为 例3如图所示，一束波长为λ的强光射在金属板P的A处发生了光电效应，能从A处向各个方向逸出不同速率的光电子。金属板P的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B，面积足够大，在A点上方L处有一涂荧光材料的金属条Q，并与P垂直。现光束射到A处，金属条Q受到光电子的冲击而发出荧光的部分集中在CD间，且光电子质量为m，电量为e，光速为c （1）金属板P逸出光电子后带什么电？ （2）计算P板金属发生光电效应的逸出功W。 （3）从D点飞出的光电子中，在磁场中飞行的最短时间是多少？ 例4 长为L的细线一端系有一带正电小球，另一端拴在空间O点，加以大小恒定的匀强电场，使小球所受的电场力总是等于重力的 倍，当电场取不同的方向时，可使小求绕O点以半径L分别在水平面内、竖直平面内、倾斜平面内作圆周运动。?? ①小球在竖直平面内作圆周运动时，求其运动速度最小值； ②当小球在水平面成30°角的平面内恰好作圆周运动时，求小球运动的最大速度及此时电场的方向 解： ② 重力与电场力的合力必在与水平面成300角的平面内，设图中夹角为? qEsin?=mgcos300 得到?=300或者?=1500 当? =300时，重力与 电场力的合力大，小球恰作圆周运动的速度才大， 而现在要求最大速度，故发生在此种情况下，重力与电场力的合力F=mg/sin300=2mg 例5 真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为37°（Sin370=0.6,cos370=0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中 （1）小球受到的电场力的大小及方向； （2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量； （3）小球的最小动量的大小及方向。 ?例6 真空中足够大的两个相互平行的金属板竖直放置，a和b之间的距离为d，两板之间的电压Uab按图所示规律变化，其变化周期为T。在t＝0时刻，一带电量为+q的带电粒子仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向b板运动，并于t＝T时刻，恰好到达b板。求：（1）粒子运动的加速度a。（2）若粒子在t＝T/6时刻才开始从a板运动，那么再经过时间T，它将运动到离a板多远的地方？（3）若该粒子在t＝T/6时刻才开始从a板运动，则需要经过多长时间达到b板。 * 解：（1）线圈匀速向上切割磁感线产生感应电动势为：=BLV。此时，有两条边被导轨短路，电路中的总电阻为：R总=R/2 电流为 安培力 线框受力平衡有： mg FA N ? （2）线圈刚出磁场区，撤去拉力F后，线框做匀减速直线运动，返回第二次进入磁场区时，沿斜面向下的速度为v0=1m/s，因此时的安培力平衡了下滑力，故线圈将匀速穿越磁场区域，由能量守恒定律有： 得到：Q=1.8J c a b d B O O’ 求：（1）线框在竖直位置时，ab边两端的电压及所受安培力的大小． （2）在这一过程中，线框中感应电动势的有效值． （3）在这一过程中，通过线框导线横截面的电荷量． c a b d B O O’ 解： （1）由电荷守恒定律知P带正电 （2分） （2）所有光电子中半径