2013-2014学年高二物理 电流表的工作原理典型例题解析.doc

电流表的工作原理· 典型例题解析【例 1】如图 16- 29 所示, 一细导体杆弯成四个拐角均为直角的平面折线,其 ab、 cd 段长度均为 l1 ,其 bc 段长度为 l2 , 弯杆位于竖直平面内. Oa、 dO′段由轴承支撑沿水平放置. 整个弯杆置于匀强磁场中, 磁场方向竖直向上, 磁感应强度为 B. 今在导体杆中沿 abcd 通以大小为 I 的电流, 此时导体杆受到的磁场力对 OO′轴的力矩大小等于________ . 解析: 导体杆在竖直平面内通以 I 的电流时, ab、 cd 段电流方向磁场方向相同, 不受磁场力作用. bc 段受磁场力, 此力对于 OO′轴的力臂为 l1 .故Fm = BIl2 ,M=Fm ×l1 = BIl1 l2 . 点拨: 紧扣基本概念, 认真进行受力分析和图景分析是做好基本题的关键. 【例 2】如图 16- 30 所示,将 U 形导轨以倾角θ斜放在匀强磁场中,磁感应强度 B 方向竖直向上. 现将一光滑的金属棒水平放在导轨上, 且已知棒质量为 m, 棒的电阻为 R, 导轨宽度为 L, 其电阻忽略不计, 为使金属棒静止在导轨上,所加电源电动势大小为多大? 解析:光滑金属棒在磁场力 Fm 、重力 mg 、在导轨的支持力作用下静止. 由平衡条件,得 Fm = mgtan θ,Fm = BIL ,I= E/R 解之,得 E= mgRtan θ/BL . 点拨: 将复杂的问题分解成几个简单的问题, 正确把握每个简单问题遵循的规律及相互间的衔接点,是解决综合问题的基本方法之一. 【例 3】在倾角θ= 30° 的斜面上, 固定一金属框,宽L= , 接入电动势 E= 12V , m= 的金属棒,它与框架的动摩擦因数μ= ,整个装置放在磁感应强 ab/63 度B=0 .8T ,垂直框面向上的匀强磁场中, 如图 16- 32 所示,试问如何调节滑动变阻器可使金属棒静止在框架上? ( 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g= 10m/s 2) 点拨:当滑动变阻器 R 取值较大时, I 较小,安培力 F 较小,金属棒有下滑趋势,当滑动变阻器 R 取值较小时, I 较大,安培力 F 较大,金属棒有上滑趋势. 【例 4】如图 16- 33 所示, 质量为 m, 长度为 l 的均匀金属棒 MN, 通过两根细金属丝悬挂在绝缘架 PQ 上, PQ 又和充电电压 U 、电容量为 C 的电容及开关S 相接,整个装置处于磁感应强度为 B ,方向竖直向上的匀强磁场中,先接通S, 当电容器在极短的时间内放电结束时, 立即断开 S, 则金属棒 MN 能摆起的最