然后再讨论各选项是否正确.金属棒在导轨上下滑的过程中,受重力mg、支持力FN和安培力F=IlB三个力的作用.其中安培力F是磁场对棒ab切割磁感线所产生的感应电流的作用力,它的大小与棒的速度有关.当导体棒下滑到稳定状态时(匀速运动)所受合外力为零,则有mgsinθ=IlB.此过程小灯泡获得稳定的功率P=I2R.由上两式可得P=m2g2Rsin2θ/B2l2.要使灯泡的功率由P0变为2P0,根据上式讨论可得,题目所给的四个选项只有C是正确的
例3: 一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端,自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB’平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端BB’,设金属框在下滑时即时速度为v,与此对应的位移为S,那么v2-S图象如图2所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上。试问:
(1)分析v2-S图象所提供的信息,计算出斜面倾角 ? 和匀强磁场宽度d。 (2)匀强磁场的磁感强度多大?金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少?
(3)现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上,使金属框从斜面底端BB’静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后到达斜面顶端。试计算恒力F做功的最小值。
解析:
⑴ 题的关键信息隐含在图像中,只有读懂两副图,才能够掌握运动过程。
从S=0到S=1.6米的过程中,由公式v=2as,
得该段图线斜率a=5m/s,
根据牛顿第二定律 mgsinθ=ma
2
2
sin??a51??,??30?g102v216k??2a??10s16 从线框下边进磁场到上边出磁场,均做匀速运动(看图得出) ∴ ?S?2.6?1.6?1m,⑵线框通过磁场时,
d??S?L?
1m?0.5m2v12?16,v1?4m/s, 此时F安?mgsin?BLBLv1?mgsin?(1 分)RB?1LmgRsin??0.5特(1 分)v1v14??0.8sa52d2?0.5t2???0.25sv1412S3?3.4?2.6?0.8米,S3?v1t3?at3, t3?0.2s2t1? ∴ t =t1+t2+t3=0.8+0.25+0.2=1.25秒 ⑶在未入磁场时 F-mgsinθ=ma2
进入磁场F=mgsinθ+F安, ∴F安=ma2
2B2L2S1BLvv2
BL?m,v??2.25m/s(1分)R2S1mR ∴ 最小功 WF?F安?2d?mg(S1?S2?S3)sin?
B2L2v2d 分)??mg(S1?S2?S3)sin??1.98焦(2R互感和自感
一、学习目标
1.了解互感现象的电磁感应特点。
2.指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法,认识自感现象及其特点。
3.明确自感系数的意义及决定条件。 4.了解日光灯的工作原理
二、知识点说明
1.当一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生感应电动势的现象,称为互感。互感现象产生的感应电动势,称为互感电动势。
2.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。 3.自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
(1)自感电动势的作用:阻碍导体中原来的电流变化。
(2)自感电动势大小:。(式中L与线圈的大小、形状、
圈数以及是否有铁芯等因素无关,叫自感系数,简称自感或电感)
4、自感系数L:与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关 5、磁场具有能量。 6.日光灯的原理是自感。
三、典型例题
例1:如右图所示电路中,S是闭合的,此时流过线圈L的电流为i1,流过灯泡A的电流为i2,且i1>i2,在t1时刻将S断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是( )
解析: 在t1时间内流过灯泡的电流为i2,且方向为从左向右,当
断开S时,i2立即消失,但由于自感作用,i1并不立刻消失,而是产生自感电动势,与灯泡构成回路缓慢消失,此时流过灯泡的电流从i1开始逐渐减小,方向自右向左,故D正确。
答案: D
例2如图所示,两个电阻的阻值都是R,多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键S原来断开,此时电路中的电流为I0=ε/2R。现将S闭合,于是线圈产生自感电动势,此自感电动势的作用是:
A、使电路的电流减小,最后由I0将小到0; B、有阻碍电流增大的作用,最后电流小于I0; C、有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变;
D、有阻碍电流增大的作用,但电流还是增大,最后等于I0。 解析:要深刻理解“阻碍”的意思。阻碍并不等于“阻止”。当原电流增大时,自感电动势要阻碍电流的增大,但电流最后还是要增大的,只不过增大得慢些(如通电自感实验中所见);当原电流减小时,自感电动势要阻碍电流的减小,但电流最后还是要减小的,只不过减小得慢些(如断电自感实验中所见)。自感电动势的作用只不过是起一个“延时”作用。
答案:D
例3:在如右图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流为
I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反