物理物理專題匯編物理穩(wěn)恒電流一

1、（物理）物理專題匯編物理穩(wěn)恒電流（一）一、穩(wěn)恒電流專項(xiàng)訓(xùn)練1.材料的電阻隨磁場的增強(qiáng)而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度.如圖所示為某磁敏電阻在室溫下的電阻一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中 Rb、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值.為了測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B,需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值Rb.請按要求完成下列實(shí)驗(yàn).（1）設(shè)計(jì)一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，并在圖中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原（1）設(shè)計(jì)一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，并在圖中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原0.60.61.0 T,不考慮磁場理圖（磁敏電阻及所處磁場已給出，待測磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為對電路其他

2、部分的影響）.要求誤差較小.提供的器材如下：A.磁敏電阻，無磁場時阻值R0=150 QB.滑動變阻器 R,總電阻約為20 QC.電流表 A,量程2.5 mA,內(nèi)阻約30 QD.電壓表V,量程3 V,內(nèi)阻約3 k QE.直流電源E,電動勢3 V,內(nèi)阻不計(jì)F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干（2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數(shù)據(jù)如下表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0.000.300.601.001.201.80根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值Rb=Q .結(jié)合題圖可知待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T.（3）試結(jié)合題圖簡要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在00.2 T和0.4

3、1.0 T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？ .（4）某同學(xué)在查閱相關(guān)資料時看到了圖所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？【答案】（1）見解析圖(2) 1500; 0.90(3)在00.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化(或不均勻變化)；在2.為了測量一個阻值較大的末知電阻，某同學(xué)使用了干電池(1.5V),毫安表(1mA),電阻箱(09999W),電鍵，導(dǎo)線等器材.該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)時，將電阻箱阻值置于最大，斷開K2,閉合Ki,減小電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)為Ii =1.00mA,記錄電流強(qiáng)度值；然后

4、保持電阻箱阻值不變，斷開Ki,閉合K2,此時電流表示數(shù)為I1 = 0.80mA,記錄電流強(qiáng)度值.由此可得被測電阻的阻值為 W.經(jīng)分析，該同學(xué)認(rèn)為上述方案中電源電動勢的值可能與標(biāo)稱值不一致，因此會造成誤差.為避免電源對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)過程如下：斷開K/閉合K2,此時電流表指針處于某一位置，記錄相應(yīng)的電流值，其大小為 I;斷開K2,閉合K1,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)為 ，記錄此時電阻箱的阻值，其大小為Rg ,由此可測出大小為Rg ,由此可測出Rx =【答案】375, I, &【解析】解：方案一中根據(jù)閉合電路歐姆定律，有E=I1 +R1+R2)(其中r為電源

5、內(nèi)阻，R為電阻箱電阻， 及為電流表內(nèi)阻)E=I2 “+R1+R2+R)由以上兩式可解得R=375Q方案二是利用電阻箱等效替代電阻品,故電流表讀數(shù)不變，為I,電阻箱的阻值為R0.故答案為375, I, R),【點(diǎn)評】本題關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程，然后聯(lián)立求解；第二方案是用等效替 代法，要保證電流相等. (1)用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑，其示數(shù)如圖所示，該金屬導(dǎo)線的直徑為mm .mm .(2)用下列器材裝成描繪電阻 Ro伏安特性曲線的電路，請將實(shí)物圖連線成為實(shí)驗(yàn)電路.微安表 A （量程200 A ,內(nèi)阻約200Q）； 電壓表V （量程3V,內(nèi)阻約10Q）； 電阻Ro （阻值約20 k

6、9 ；滑動變阻器R （最大阻值50Q,額定電流1 A）;電池組E （電動勢3V,內(nèi)阻不計(jì)）；開關(guān)S開關(guān)S及導(dǎo)線若干.【答案】(1) 1.880 ( 1.8781.882均正確)(2 )【解析】（1）首先讀出固定刻度【解析】（1）首先讀出固定刻度1.5 mm再讀出可動刻度 38. 0 x 0. 01 mm=0.380 mm金屬絲直徑為(1.5+0.380) mm=1.880 mm .（注意半刻度線是否漏出；可動刻度需要估讀）（2）描繪一個電阻的伏安特性曲線一般要求電壓要從0（注意半刻度線是否漏出；可動刻度需要估讀）（2）描繪一個電阻的伏安特性曲線一般要求電壓要從0開始調(diào)節(jié)，因此要采用分壓電路.由

7、于 100,0.5 ,因此A表要采用內(nèi)接法，其電路原理圖為raR0連線時按照上圖中所標(biāo)序號順序連接即可.如圖所示，已知電源電動勢E=20V,內(nèi)阻r=l 0當(dāng)接入固定電阻 R=3Q時，電路中標(biāo)有“3V,6W的燈泡L和內(nèi)阻 氐=1 的小型直流電動機(jī) D都恰能正常工作.試求：(1)流過燈泡的電流(2)固定電阻的發(fā)熱功率(3)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率【答案】(1) 2A (2) 7V (3) 12W【解析】(1)接通電路后，小燈泡正常工作，由燈泡上的額定電壓U和額定功率P的數(shù)值PI = TOC o 1-5 h z 可得流過燈泡的電流為：=2A(2)根據(jù)熱功率公式匕 可得固定電阻的發(fā)熱功率：P=12W(3)

8、根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知電動機(jī)兩端的電壓：Uh = E-USt)=9v電動機(jī)消耗的功率：=18W一部分是線圈內(nèi)阻的發(fā)熱功率：=4W另一部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率輸出，則=14W【點(diǎn)睛】(1)由燈泡正常發(fā)光，可以求出燈泡中的電流；( 2)知道電阻中流過的電流, 就可利用熱功率方程P = 求出熱功率；(3)電動機(jī)消耗的電功率有兩個去向：一部 分是線圈內(nèi)阻的發(fā)熱功率；另一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率輸出。5.利用如圖所示的電路可以測量電源的電動勢和內(nèi)電阻。當(dāng)滑動變阻器的滑片滑到某一位U2。寫出這個電源電動勢和內(nèi)電阻的表達(dá)式。1 2|1置時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I1和U1U2。寫出這個電源電動勢和內(nèi)電阻的表達(dá)式

9、。1 2|1 TOC o 1-5 h z U1U2r=-；1 211由閉合電路歐姆定律列出兩次的表達(dá)式，聯(lián)立即可求解.【詳解】由全電路歐姆定律得：E=Ui+l1 rE=U2+I2r解得:U1I2 U2I1 E=Ui U2 r=I2 Ii.微波爐的工作應(yīng)用了一種電磁波一一微波(微波的頻率為2.45 X 10Hz).食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運(yùn)動，內(nèi)能增加，溫度升高，食物增加的能量是微波給它的.右 下表是某微波爐的部分技術(shù)參數(shù)，問：AAAAA微波爐G-5021Hff220V KHz赦波額定功率i noov散波輸出功率工TOOf內(nèi)惶客租1 20L振蕩頻率1245。班k(1)該微波爐內(nèi)磁控管

10、產(chǎn)生的微波波長是多少？(2)該微波爐在使用微波擋工作時的額定電流是多少？(3)如果做一道菜，使用微波擋需要正常工作30min,則做這道菜需消耗的電能為多少【答案】(1)0.12m (2) 5A (3) 1.98 106J【解析】【分析】由c=X求得入；額定電流=額定功率除以額定電壓；消耗的電能等于功率與時間的乘積.(1)波長為-Am 0.12m.(1)波長為-Am 0.12m.2450 106(2)額定電流:P (2)額定電流:P 1100 一 A 5A.U 220(3)消耗的電能E=W=Pt=1100 (3)消耗的電能E=W=Pt=1100 X 1800=1.98 6J. X 10本題主要考

11、查了電功率和電能的計(jì)算，屬于基礎(chǔ)題.如圖所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為 。的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L. M、P兩點(diǎn)間接有電阻值為 R的電阻，一根質(zhì)量為 m的均勻直金屬桿 ab放 在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略.讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦.求：(2)在下滑過程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值.BLv【答案】(1) 21V Rgsin2, 2B L vmR(2)mgRsinZ72(2)在下滑過程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值.BLv【答案】(1) 2

12、1V Rgsin2, 2B L vmR(2)mgRsinZ722 b2l2(1)當(dāng)ab加速下滑時，速度大小為 V時，則E BLv根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：IER. BLv 、， 一故I r-,萬向由a至ij b由安培力公式：F BIL根據(jù)牛頓第二定律：mgsin F maB? 2整理可以得到：a (mgsin-)/ m g sin2 2BLvmR(2)當(dāng)a 0時ab桿的速度可以達(dá)到最大值即： mgsinBLBLvmR所以：vmmgRsin B2L2甲(1)在加速下滑過程中，當(dāng) ab桿的速度大小為 v時桿中的電流及桿的加速度大小;.電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，在不同的

13、電源中，非靜 電力做功的本領(lǐng)也不相同，物理學(xué)中用電動勢來表明電源的這種特性。(1)電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，如圖甲所示，如果移送電荷 q時非靜電力所做的功為 W,寫出電動勢E1的表達(dá)式；(2)如圖乙所示，固定于水平面的U形金屬框架處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,金屬框兩平行導(dǎo)軌間距為 L。金屬棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中金屬棒始終垂直于兩平行導(dǎo)軌并接觸良好。已知電子的電荷 量為ea.在金屬棒產(chǎn)生電勢的過程中，請說明是什么力充當(dāng)非靜電力，求出這個非靜電力產(chǎn)生的 電動勢E2的表達(dá)式；b.展開你想象的翅膀

14、，給出一個合理的自由電子的運(yùn)動模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力f的表達(dá)式；(3)現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖丙所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電 場使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運(yùn)動。已知電子的電荷量為e,電子做圓周運(yùn)動的軌道半徑為r,因電流變化而產(chǎn)生的 R.磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率為 k (k為一te值)。求電子在圓形軌道中加速一周

15、的過t程中，感生電場對電子所做功 W及電子所受非靜電力 F程中，感生電場對電子所做功 W及電子所受非靜電力 F的大小。* X1 * X X X MX X e X X X X X X X xxxX X X X X X XX 中 X XXXX 乙W【答案】W【答案】(1) Ei q(2)a.外力充當(dāng)非靜電力,E2 BLv ； b. f Bev WF kre 2【解析】 【詳解】(1)根據(jù)電動勢的定義可知:Ei(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢的過程中外力充當(dāng)非靜電力；由題意可知金屬棒在外力和安培力的 作用下做勻速直線運(yùn)動，則：W Fx BILvt=W Fx BILvt=- BLvItE2Itb.從微觀角度

16、看，導(dǎo)線中的自由電子與金屬離子發(fā)生了碰撞，可以看做是安全彈性碰撞， 碰后自由電子損失動能，損失的動能轉(zhuǎn)化為焦耳熱。從整體上看，可以視為金屬離子對自 由電子整體運(yùn)動的平均阻力導(dǎo)致自由電子動能的的損失。設(shè)導(dǎo)線MN的橫截面積為S,單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,自由電子沿導(dǎo)線長度方向運(yùn)動的平均速度為ve,則導(dǎo)線MN內(nèi)的自由電子總數(shù)為：N nSL導(dǎo)線中的電流為:I neSve在極短時間?t內(nèi)，導(dǎo)線內(nèi)所有自由電子克服金屬離子做功導(dǎo)致自由電子的動能損失為：W損 N fve t從宏觀角度看，力 F對導(dǎo)線做功，而導(dǎo)線的速度不變，即導(dǎo)線的動能不變，所以力 F的功 完全轉(zhuǎn)化為焦耳熱。？t時間內(nèi)，力F做功：W Fv t

17、又因?yàn)椋篧=W損即:Fv t N fVe t當(dāng)導(dǎo)線MN做勻速運(yùn)動時外力等于安培力，即:FF安BIL聯(lián)立以上各式可解得:f Bev(3)據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:BE t加速一周感生電場對電子所做的功:設(shè)非靜電力為F,電子運(yùn)動一周,W eE設(shè)非靜電力為F,電子運(yùn)動一周,W eEke非靜電力做功為:FS F根據(jù)電動勢的定義:聯(lián)立解得:kre2答：電動勢Ei的表達(dá)式Ei(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢的過程中,(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢的過程中,外力充當(dāng)非靜電力；這個非靜電力產(chǎn)生的電動勢E2 BLv ;b.導(dǎo)線MN中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力f Bev；(3)電子在

18、圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子所做功W ke r2,電子所受非靜電力Fkre靜電力F9.導(dǎo)線中自由電子的定向移動形成電流，電流可以從宏觀和微觀兩個角度來認(rèn)識。(1) 一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為 S,它的摩爾質(zhì)量為 M,密度為p,阿伏伽德羅常數(shù)位 Na。導(dǎo)線中每個帶電粒子定向運(yùn)動的速率為 u,粒子的電荷量為 e,假設(shè)每個電子只提供一 個自由電子。推導(dǎo)該導(dǎo)線中電流的表達(dá)式；如圖所示，電荷定向運(yùn)動時所受洛倫茲力的矢量和，在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力。按照這個思路，請你嘗試由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式。(2)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為金屬導(dǎo)體中恒定電場形成穩(wěn)恒電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電

19、場力 的作用下，定向運(yùn)動形成電流。自由電子在定向運(yùn)動的過程中，不斷地與金屬離子發(fā)生碰 撞。碰撞后自由電子定向運(yùn)動的速度變?yōu)榱悖瑢⒛芰哭D(zhuǎn)移給金屬離子，使得金屬離子的熱 運(yùn)動更加劇烈，這就是焦耳熱產(chǎn)生原因。某金屬直導(dǎo)線電阻為 R,通過的電流為I。請從宏觀和微觀相結(jié)合的角度，證明：在時間 內(nèi)導(dǎo)線中產(chǎn)生的焦耳熱為 Q=I2Rt (可設(shè)電子與離子兩次碰撞的時間間隔t0,碰撞時間忽略不計(jì)，其余需要的物理量可自設(shè))。X #、憂 x ic x(3 8 0*7 SX |x X X X X I X pc Jg g k JX X _ KXXXKXXXMX【答案】(1)Na vSe見解析(2)見解析M【解析】【詳解】

20、(1)金屬導(dǎo)線單位體積內(nèi)電子個數(shù)Na n M在時間t內(nèi)流過導(dǎo)線橫截面的帶電粒子數(shù)n= nvtS通過導(dǎo)線橫截面的總電荷量Q=Ne導(dǎo)線中電流Q1= 一 t聯(lián)立以上三式可以推導(dǎo)出Na vSeI= M導(dǎo)線受安培力大小F 安=BL長L的導(dǎo)線內(nèi)總的帶電粒子數(shù)N=nSLnNaN=nSLnNaMi_ Nai_ Na vSe M電荷定向運(yùn)動時所受洛倫茲力的矢量和，表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力，即Nf=F 安聯(lián)立以上三式可以推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式f=evB(2)方法1:設(shè)金屬導(dǎo)體長為L,橫截面積為S,兩端電壓為U,導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度UE= L設(shè)金屬導(dǎo)體中單位體積中的自由電子數(shù)為n,則金屬導(dǎo)體中自由電子總數(shù)N nSL設(shè)自由

21、電子的帶電量為 e,連續(xù)兩次碰撞時間間隔為 to,定向移動的平均速度為 碰撞的能量轉(zhuǎn)移eE to Ek 0一個自由電子在時間t內(nèi)與金屬離子碰撞次數(shù)為 to金屬導(dǎo)體中在時間t內(nèi)全部自由電子與金屬離子碰撞，產(chǎn)生的焦耳熱Q N ； Ek to又I neS u_ir聯(lián)立解以上各式推導(dǎo)得2 Q I2Rt方法2：設(shè)金屬導(dǎo)體長為L,橫截面積為S,兩端電壓為U,導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度UE二一L設(shè)金屬導(dǎo)體中單位體積中的自由電子數(shù)為n,則金屬導(dǎo)體中自由電子數(shù)N nSL在純電阻電路中，電流做白功等于焦耳熱，即 Q=W 電流做的功等于電功率乘時間W=Pt電功率等于電場力對長為 L的導(dǎo)線中所有帶電粒子做功功率的總和5則一次P

22、 NF自由電子受的電場力自由電子受的電場力F=Ee聯(lián)立解以上各式推導(dǎo)得I neS u=ir聯(lián)立解以上各式推導(dǎo)得2Q I2Rt10.如圖所示電路中，Ri=6 Q R2=12 R R3=3 Q C=30臼F當(dāng)開關(guān)S斷開，電路穩(wěn)定時, 電源總功率為4 W,當(dāng)開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時，電源總功率為8 W,求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)電阻r；(2)在S斷開和閉合時，電容器所帶的電荷量各是多少?【答案】(1) 8V ,1 Q (2) 1.8X10C ,0 C【解析】【詳解】S斷開時有：E=l1 (R2+R3) +I1r P1=El1 .R1R2-S 閉合時有：E=2 (R3+- ) +l2r R R2P2=

23、El2由可得：E=8V ; l1=0.5A; r=1留|2=1A(3) S斷開時有：U=l1R2得：Q=CU=30X 10X 0.5 X 12C=1.8-4C10S閉合，電容器兩端的電勢差為零，則有：Q2=011.如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時能夠發(fā)光.某同學(xué)對竹 蜻蜓的電路作如下簡化：如圖乙所示，半徑為L的金屬圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度 勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)上接有電阻均為r的三根導(dǎo)電輻條OP、0。OR,輻條互成120 角.在圓環(huán)內(nèi)，圓心角為 120 的扇形區(qū)域內(nèi)存在垂直圓環(huán)平 面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場，在轉(zhuǎn)軸 O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通

24、過電刷 M、N與一個 LED燈(可看成二極管，發(fā)光時電阻為 r).圓環(huán)及其它電阻不計(jì)，從輻條OP進(jìn)入磁場開始計(jì)時.(I(1)順磁感線方向看，圓盤繞O1O2軸沿什么方向旋轉(zhuǎn)，才能使LED燈發(fā)光？在不改變玩(I(1)順磁感線方向看，圓盤繞具結(jié)構(gòu)的情況下，如何使 LED燈發(fā)光時更亮?(2)在輻條OP轉(zhuǎn)過60的過程中，求通過 LED燈的電流;(3)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周，LED燈消耗的電能. RI 2【答案】(1)逆時針；增大角速度(2) B，8rB2B2L4(3)32r試題分析：(1)圓環(huán)轉(zhuǎn)動過程，始終有一條導(dǎo)電輻條在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并 通過M.N和二極管構(gòu)成閉合回路.由于二極管的單向?qū)щ娦裕?/p>

25、只有轉(zhuǎn)軸為正極，即產(chǎn)生指 向圓心的感應(yīng)電流時二極管才發(fā)光，根據(jù)右手定則判斷，圓盤逆時針旋轉(zhuǎn).要使得LED燈發(fā)光時更亮，就要使感應(yīng)電動勢變大，即增大轉(zhuǎn)速增大角速度.12(2)導(dǎo)電輻條切割磁感線廣生感應(yīng)電動勢E - BL2此時O點(diǎn)相當(dāng)于電源正極，P點(diǎn)為電源負(fù)極，電源內(nèi)阻為 r電源外部為二個導(dǎo)體輻條和二極管并聯(lián)，即外阻為匹通過閉合回路的電流r 4rr3 TOC o 1-5 h z 1 BL23o帶入即得I233BL24r8r流過二極管電流為-旦二3 8r(3)轉(zhuǎn)動過程始終有一個導(dǎo)電輻條在切割磁感線，所以經(jīng)過二極管的電流不變轉(zhuǎn)過一周所用時間T所以二極管消耗的電能 Q |2rT(-)2rT3b2b2l4

26、32r12.用質(zhì)量為m、總電阻為R的導(dǎo)線做成邊長為l的正方形線框 MNPQ并將其放在傾角為 的平行絕緣導(dǎo)軌上，平行導(dǎo)軌的間距也為l ,如圖所示，線框與導(dǎo)軌之間是光滑的，在導(dǎo)軌的下端有一寬度為l (即ab l)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的有界勻強(qiáng)磁場，磁場的邊界aa、bbaa、勻速穿過磁場區(qū)域，重力加速度為g ,求:(2)(3)通過磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的熱量(1) vmgRsin_2 2?B l(3) Q試題分析:Bl2R2mglsin(1)感應(yīng)電動勢：E Blv (2)(3)通過磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的熱量(1) vmgRsin_2 2?B l(3) Q試題分析:Bl2R2mglsin(1)感應(yīng)

27、電動勢：E Blv ,感應(yīng)電流F BIl解得勻速運(yùn)動的速度：v(2)解法一：由 BIl mgsin 解得勻速運(yùn)動的速度：v(2)解法一：由 BIl mgsin 得,mg sinBlB2l3 mgRsin線框在磁場區(qū)域做勻速運(yùn)動時，其受力如圖所示mgRsinB2l2?Bl 2 所以q ItB-R解法二：平均電動勢 EER qn解法二：平均電動勢 EER qn，所以RBl2R 。(3)解法一：通過磁場過程中線框沿斜面勻速運(yùn)動了2l的距離,由能量守恒定律得：E增E減，Q 2mglsin 。解法二：Q |2Rt 2 mgsin2lQR2mglsinBlv考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢【名師點(diǎn)睛】遇

28、到導(dǎo)軌類問題首先要畫出側(cè)視圖及其受力分析圖，然后列式求解；在求有 關(guān)熱量問題時，要從能量守恒的角度求解。13. “22W、88W”的電風(fēng)扇，線圈電阻為 20 ,當(dāng)接上220V電壓后，求： (1)電風(fēng)扇發(fā)熱功率；(2)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率(3)如接上220V電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率?！敬鸢浮?1) 3.2W; (2) 84.8W; ( 3) 2420W, 2420W; 【解析】P 88試題分析：(1)由P UI可得電流為：I =- 0.4A； U 220線圈電阻發(fā)熱功率：PQ 12r 3.2W ;(2)機(jī)械功率：P幾 P PQ 84.8W ;(3)當(dāng)葉片不

29、轉(zhuǎn)動時，作純電阻，根據(jù)歐姆定律，有： I U 11A； r2P UI I2r 11 11 20 2420W .考點(diǎn)：電功、電功率，焦耳定律【名師點(diǎn)睛】對于電功率的計(jì)算，一定要分析清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電 路，總功率和發(fā)熱功率的計(jì)算公式是不一樣的。.如圖所示，兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L,導(dǎo)軌平面與水平面夾角0 =30,導(dǎo)軌電阻不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為 L=0.5m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒 ab的質(zhì)量 m=1kg、電阻r=1 Q.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡電阻R-=4 Q,定值電阻Ri=2 Q,電阻箱電阻R2=12Q,重力加速度為g=10m/s2,現(xiàn)閉合開關(guān)，將金屬棒由靜止釋放，下滑距 離為s0=50m時速度恰達(dá)到最大，試求：(1)金屬棒下滑的最大速度 vm；(2)金屬棒由靜止開始下滑 2s0的過程中整個電路產(chǎn)生的電熱Q.【答案】(1) 30m/s (2) 50J【解析】解：(1)由題意知，金屬棒勻速下滑時速度最大，設(shè)最大速度為vm,則有：mgsin 0 =F又F安=BIL,即得 mgsin 0 =BILab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLm通過ab的感應(yīng)電流為I=!回路的總電阻為R=r+R +回路的總電阻為R=r+R +聯(lián)解代入數(shù)據(jù)得：vm=30m/s(2)由