湖北省黄冈中学竞赛训练题 高二物理27

湖北黄冈中学 高中物理奥赛训练题

黄冈中学竞赛训练题 高二物理(27)

电磁感应

1、在图10-16所示的装置中,重G=0.50N、宽L=20cm的II型

导体置于水银槽中,空间存在区域很窄(恰好覆盖住导体)的、

磁感应强度B=2.0T的匀强磁场.现将开关K合上后,导体立即跳

离水银槽,且跳起的最大高度h=3.2cm,重力加速度g=10m/s2,

忽略电源内阻.

(1)若通电时间t=0.01s,忽略导体加速过程产生的感应电动势,

求通电过程流过导体的电量;

(2)如果回路外总电阻R=0.10Ω,则导体重回水银槽瞬间,消耗

在回路中的电功率是多少?

[分析及答案]

分析:

受中学阶段数学工具的制约,在精确解不可求的情况下,将物理过程近似处理,或在解题过程中做近似计算常常是必要的.本题展示一个关于电磁感应的“大胆”近似处理问题.

(1)导体因受安培力而跳起来,但安培力是变力,为了表达它的冲量,有必要设其(对时间的)平均值,这样:

对导体离开水银槽过程,用动量定理

湖北省黄冈中学竞赛训练题 高二物理27

导体离开狭窄的磁场区域后,做竖直上抛运动.对上抛过程,有:

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解①②两式,即可得出q值.

(在以上的计算过程中,事实上没有用到近似处理.因为平均电流尽管由电源电动势ε和导体运动的动生电动势ε感共同产生,但求电量q时,公式q=It注重的是电流的结果,而不是电流怎么产生的原因.所以,“忽略加速过程产生的感应电动势”对此问没有意义.)

(2)根据刚才的分析,有必要保留ε感的存在,故回路的电功率为:

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