典型例题稳恒电流磁场.doc

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1、【典型例题】[例1]在如图所示的电路中R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为ro。设电流表的读数为I，电压表的读数为U.当R5的滑动触点向图中a端移动时（）A.I变大，U变小B.I变大，U变大C.I变小，U变大D.I变小，U变小解析：当滑动头向a移动时，R5的阻值变小，使R2、R4、R5的总阻值Rab变小，从而引起总的外阻R外变小由I总＝I总变大由U＝E一I・ro得U变小因U＝U1+U3+Uab＝I总Rl+I总R3+Uab得到Uab变小，所以的数值变小答案：D说明：在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题

2、时，应根据电路的结构，由局部到整体的思路，得到总电流的变化情况，然后再由局部分析出电压和支路电流的变化情况[例2]如图所示电路，将电动势E＝1.5V、内阻r＝0.5Ω的电源与一粗细均匀的电阻丝相连，电阻丝的长度l＝0.3m，电阻R＝100Ω。当滑动触头以v＝5×10－3m／s的速度向右滑动时，电流表G的读数为多少?并指出电流表的正负极。已知电容器的电容C＝2μF剖析：根据全电路欧姆定律，电阻丝上的电压UAB＝设电阻丝单位长度上的降压为ΔU，则ΔU＝＝设在时间Δt内滑动触头p向右移动的距离Δl＝vΔt所以，时间Δt内电容器两端的电压减少量为ΔU＝UABΔl＝

3、Δl＝vΔt时间Δt内电容器上的带电荷量减少量为：ΔQ＝CΔU＝CvΔt则流过电流表G的电流为：I＝＝C＝＝4.9×10－8A。电流表左边接负极，右边接正极，通过电流表的电流方向是由右向左。 [例3]如图所示为一种测定风作用力的仪器的原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好的接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中电流为I0，有风时金属丝将偏转一角度角O与风力大小有关，已知风力方向水平向左，OC＝h，CD＝L，球的质量为m，电阻丝单位长度的电阻为k，电源内阻和金属丝

4、电阻均不计，可金属丝偏转θ角时，电流表示数为I'，此时风力大小为F，试写出：（1）风力大小F与θ的关系式；（2）风力大小F与电流表示数I’的关系式。解析：（1）有风时，金属球P受重力mg、风力F、金属丝拉力FT保持平衡，如图所示。F＝FTsinθmg＝FTcosθ解得F＝mgtanθ（2）无风时，电源电压U=I0（R0+kL），有风时，电阻丝电阻Rθ＝k（L―htanθ）此时U＝I'（R0+Rθ）解得F＝说明：此题把电学知识和力学知识结合在一起，体现了电学知识在实际生活中的应用，着重考查了学生综合分析问题的能力。 [例4]如图所示，导线ab固定，导线cd与

5、ab垂直且与ab相隔、一段距离且可以自由移动，试分析cd的运动情况。解析：首先分析固定导线ab的磁感线的分布情况，如图所示（用安培定则），然后再用左手定则分析cd导线在磁场中的受力方向，可以发现ab两侧的部分所受安培力F分别如图中所示，所以cd导线将顺时针方向转动，仔细留意一下就会发现，当cd一转动，两者的电流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见cd导线在转动的同时还要向ab导线平移。说明：通过对本题的分析，有两点值得注意：（1）cd导线边转动边受到吸引力，且随着转动角度的增大，所受吸引力增大。转动和吸引是同时发生的，一转动就有吸引力，并不是转动以后才

6、受到吸引力。（2）不论是电流与电流的作用还是电流与磁体的作用，如果发生这种转动（在磁场力作用下，不是外力作用下），其转动的必然结果是相互吸引，这是由能量守恒所决定的。利用这一特点，可快速判断此类问题。 [例5]在倾角为α的光滑斜面上，放一根通电导线AB，电流的方向为A→B，AB长为L，质量为m，放置时与水平面平行，如图所示。将磁感应强度大小为B的磁场竖直向上加在导线所在处，此时导线静止。那么导线中的电流多大?如果导线与斜面有摩擦，动摩擦因数为μ，为使导线保持静止，电流I应为多大?（μ

7、内，一般情况下题目中所给的原图均为立体图，在立体图中进行受力分析容易出错，因此画受力图时应首先将立体图平面化。本题中棒AB所受重力mg、支持力FN和安培力F均在同一竖直面内，受力分析如图所示。由于AB静止不动，所以FNsinα＝F＝BIL①FNcosα＝mg②由①②得导线中电流I＝tanα如果存在摩擦，问题就复杂得多了。当电流Itanα时，AB有向上滑的趋势，静摩擦力沿斜面向下，临界状态时Ff2＝μFN2第一种临界情况，由平衡条件得：沿斜面方向mg

8、sinα＝Flcosα+Ffl③垂直于斜面方向FNl＝mgcosα