求解策略 变换物理模型.是将陌生的物理模型与熟悉的物理模型相比较.分析异同并从中挖掘其内在联系.从而建立起熟悉模型与未知现象之间相互关系的一种特殊解题方法.巧妙地运用“类同 变换.“类似 变换.“类异 变换.可使复杂.陌生.抽象的问题变成简单.熟悉.具体的题型.从而使问题大为简化. 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型.即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路.把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路.并画出等效电路图.此时.处理问题的方法与闭合电路求解基本一致.惟一要注意的是电磁感应现象中.有时导体两端有电压.但没有电流流过.这类似电源两端有电势差但没有接入电路时.电流为零. [例3]据报道.1992年7月.美国“阿特兰蒂斯 号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验.实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000 km处由东向西飞行.相对地面速度大约6.5×103 m/s.从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星.携带一根长20 km.电阻为800 Ω的金属悬绳.使这根悬绳与地磁场垂直.做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×10-5T.且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计.通过电离层的作用.悬绳可以产生约3 A的感应电流.试求: (1)金属悬绳中产生的感应电动势, (2)悬绳两端的电压, (3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6400 km). 命题意图:考查考生信息摄取.提炼.加工能力及构建物理模型的抽象概括能力. 错解分析:考生缺乏知识迁移运用能力和抽象概括能力.不能于现实情景中构建模型(切割磁感线的导体棒模型)并进行模型转换(转换为电源模型及直流电路模型).无法顺利运用直流电路相关知识突破. 解题方法与技巧:将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型.当它通过电离层放电可看作直流电路模型.如图所示. (1)金属绳产生的电动势: E=Blv=4×10-5×20×103×6.5×103 V=5.2×103 V (2)悬绳两端电压.即路端电压可由闭合电路欧姆定律得: U=E-Ir=5.2×103-3×800 V=2.8×103 V (3)飞机绕地运行一周所需时间 t==s=9.1×103 s 则飞机绕地运行一圈输出电能: E=UIt=2800×3×9.1×103 J=7.6×107 J [例4]如图所示.竖直向上的匀强磁场.磁感应强度B=0.5 T.并且以=0.1 T/s在变化.水平轨道电阻不计.且不计摩擦阻力.宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω的导体棒.并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物.轨道左端连接的电阻R=0.4 Ω.图中的l=0.8 m.求至少经过多长时间才能吊起重物. 命题意图:考查理解能力.推理能力及分析综合能力 错解分析:(1)不善于逆向思维.采取执果索因的有效途径探寻解题思路,(2)实际运算过程忽视了B的变化.将B代入F安=BIlab.导致错解. 解题方法与技巧: 由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势:E= ① 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 I= ② 由于安培力方向向左.应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向.再根据楞次定律可知磁场增加.在t时磁感应强度为: B′ =(B+·t) ③ 此时安培力为 F安=B′Ilab ④ 由受力分析可知 F安=mg ⑤ 由①②③④⑤式并代入数据:t=495 s [例5]半径为a的圆形区域内有均匀磁场.磁感强度为B=0.2T.磁场方向垂直纸面向里.半径为b的金属圆环与磁场同心地放置.磁场与环面垂直.其中a=0.4m.b=0.6m.金属环上分别接有灯L1.L2.两灯的电阻均为R =2Ω.一金属棒MN与金属环接触良好.棒与环的电阻均忽略不计 (1)若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动.求棒滑过圆环直径OO′ 的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流. (2)撤去中间的金属棒MN.将右面的半圆环OL2O′ 以OO′ 为轴向上翻转90º.若此时磁场随时间均匀变化.其变化率为ΔB/Δt=4T/s.求L1的功率. 解析:(1)棒滑过圆环直径OO′ 的瞬时.MN中的电动势 E1=B2a v=0.2×0.8×5=0.8V ① 等效电路如图(1)所示.流过灯L1的电流 I1=E1/R=0.8/2=0.4A ② (2)撤去中间的金属棒MN.将右面的半圆环OL2O′ 以OO′ 为轴向上翻转90º.半圆环OL1O′中产生感应电动势.相当于电源.灯L2为外电路.等效电路如图(2)所示.感应电动势 E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.32V ③ L1的功率 P1=(E­2/2)2/R=1.28×102W 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(2013?盐城三模)某课题小组在测量电源电动势E和内阻r的实验中.

(1)用如图1所示的电路,测量得到下表数据,请在如图2所示的坐标图中描绘U-R图象.
实验数据表格
电阻箱电阻R(Ω) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 10.0
路端电压U(V) 0 2.0 3.0 3.6 4.0 4.3 4.5 4.8 5.1 5.5
(2)某同学将上述图象进行适当的坐标变换后,图线成了一次函数图象,其中横轴表示
1
R
,则纵轴表示的是
1
U
1
U
,此一次函数图线斜率表示的物理意义是
电源的内电阻和电动势的比值
电源的内电阻和电动势的比值

(3)在测量中,另一小组由于所选电源是两节干电池(干电池正常工作时允许流过的电流不能大于0.3A),电路在满足电流条件时,电压表示数总是大于1.5V.为了能测出从0到1.5V范围内U的不同值,他们经过讨论,对(1)中的电路进行了改进,完成了实验,请你在如图3所示的虚线框中画出改进后的电路图.

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(2013?温州一模)两个相距很近的等量异种点电荷组成的系统称为电偶极子.设相距为l,电荷量分别为+q和-q的点电荷构成电偶极子,如图所示.取二者连线方向为y轴方向,中点O为原点,建立如图所示的xOy坐标系,p点距坐标原点O的距离为r(r>>l),p、O两点间的连线与y轴正方向的夹角为θ,设无穷远处的电势为零,p点的电势为φ,真空中静电力常量为k.下面给出φ的四个表达式,其中只有一个是合理的.你可能不会求解p点的电势φ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,φ的合理表达式应为(  )

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(2011?新余二模)如图所示为一个半径为R的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上任意点P到O点的距离为x,以无限远处为零电势,P点电势的大小为φ.下面给出φ的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的电势φ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性进行判断.根据你的判断,φ的合理表达式应为(  )

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(2005?和平区一模)像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.
现利用图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木块间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器(没有画出).此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s.用游标卡尺测量小滑块的上部挡板的宽度d,卡尺数如图丙所示.
(1)读出滑块挡板的宽度d=
5.015
5.015
cm.
(2)滑块通过光电门1的速度v1=
1
1
m/s,滑块通过光电门2的速度v2=
2.5
2.5
m/s.
(3)若仅提供一把米尺,已知当地的重力加速度为g,为完成测量,除了研究v1、v2和两个光电门之间的距离L外,还需测量的物理量是
P点到桌面高度h;重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a;斜面的长度b
P点到桌面高度h;重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a;斜面的长度b
(说明各量的物理意义,同时指明代表物理量的字母).
(4)用(3)中各量求解动摩擦因数的表达式μ=
h
a
-
b(v22-v12)
2Lga
h
a
-
b(v22-v12)
2Lga
 (用字母表示).

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(08年东北育才学校一模)某班学生解一物理习题,题意是根据已知条件求解速度的表达式.四个学生的答案各不相同,不必检查解题过程.就能肯定下面四个答案中哪几个是错误的.(式中Mm表示质量,K表示劲度系数,μ表示动摩擦因数,xs表示位移.表示重力加速度,vu表示速度)

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同步练习册答案