物理第3章以后试题及解析程书第三期第5天试题解析.pdf

4-9 【题目】 在圆柱形永磁铁的一个极附近， 套上一个窄环形线圈， 如图所示． 如果拉动线圈沿 OO 轴做 简谐振动，振幅 A 1mm （A 远小于磁铁和线框的线度） ，频率 f 1000Hz ，在线圈中产生 的感生电动势的最大值 E 5V ．如果给线圈通以电流强度为 I 200mA 的电流，需用多大 m 的力作用在线圈上才能使它保持静止 ? 【难度】 1 【分析】 简谐振动给定振幅和频率可以求出最大速度， 此时产生感应电动势最大， 带入可以得到关于 磁场和线圈的量，最后用安培力等于外力得到答案 【解答】 由简谐振动性质，可以求得线框震动时的最大速度 2 f x A sin(2 ft ) v 2 fA cos(2 ft ) vmax 2 fA Em Em 感应电动势最大值 E Blv ，所以 Bl m max vmax 2 fA IEm 受力平衡， F FA IlB 0.159N 2 fA 【答案】 0.16 4-10 【题目】 质量为 m 0.20kg 的金属棒 ab ，跨接在两根相距 l 25cm 的平行金属导轨上， 可以滑动， 导 轨与水平面成 角， ．两导轨上端串接一个电动势为 E 12V 、内阻 r 0.10 的电 源和一个可变电阻 R ．如图所示．整个系统处在匀强磁场 B 中， B 0.80T ，方向垂直于导 轨平面指向上． 金属棒 ab 与导轨间摩擦系数 3 / 6 不计金属棒和导轨的电阻， 不计回路 电感，取 g 10ms 2 ．试求： （1）使金属棒静止在斜面上，求可变电阻阻值的上限 （2 ）第一问条件下求可变电阻阻值下限 （3 ）当可变电阻调到 1.1 时，金属棒做匀速运动的速度是多大 ? 【难度】 0 【分析】 金属棒静止在斜面上时，有两个临界状态：将向上滑动时对应电流最大值（电阻最小值） ； 将向下滑动时对应电流最小值（电阻最大值） 第二问中电阻小于第一问中下限，金属棒向上运动 金属棒做匀速运动时，回路电势降为 0 ，切向受力平衡 【解答】 回路中 E Ir IR 将要向上滑动时安培力等于重力分力加滑动摩擦力 F IlB mgsin mg cos A EBl 解得可变电阻最小值 R r 1.5 min mg sin mg cos 将要向下滑动时安培力加滑动摩擦力等于重力分力 IlB mg cos mg sin EBl 解得可变电阻最大值 R