一道易错题引发的静电感应实验(精)
高中物理电磁感应现象易错题知识归纳总结含答案
高中物理电磁感应现象易错题知识归纳总结含答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2）（1）求导体棒下滑的最大速度；（2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度；（3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）．【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2（3222mgs mv Rt【解析】【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解；解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R Rθ==， 解得： 222sin 18.75cos mgR v B L θθ==； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ，cos 1BLv I A Rθ==， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =；（3）根据能量守恒有：22012mgs mv I Rt =+ ， 解得： 202mgs mv I Rt -=2．如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5T .在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L ＝1m ，电阻可忽略不计．质量均为m ＝lkg ，电阻均为R ＝2.5Ω的金属导体棒MN 和PQ 垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好．先将PQ 暂时锁定，金属棒MN 在垂直于棒的拉力F 作用下，由静止开始以加速度a ＝0.4m /s 2向右做匀加速直线运动，5s 后保持拉力F 的功率不变，直到棒以最大速度v m 做匀速直线运动.(1)求棒MN 的最大速度v m ；(2)当棒MN 达到最大速度v m 时，解除PQ 锁定，同时撤去拉力F ，两棒最终均匀速运动.求解除PQ 棒锁定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热.(3)若PQ 始终不解除锁定，当棒MN 达到最大速度v m 时，撤去拉力F ，棒MN 继续运动多远后停下来?（运算结果可用根式表示）【答案】（1）25m /s m v = （2）Q =5 J （3）405m x = 【解析】 【分析】 【详解】(1)棒MN 做匀加速运动，由牛顿第二定律得：F -BIL =ma 棒MN 做切割磁感线运动，产生的感应电动势为：E =BLv 棒MN 做匀加速直线运动，5s 时的速度为：v =at 1=2m/s 在两棒组成的回路中，由闭合电路欧姆定律得：2E I R=联立上述式子，有：222B L atF ma R=+代入数据解得：F =0.5N 5s 时拉力F 的功率为：P =Fv 代入数据解得：P =1W棒MN 最终做匀速运动，设棒最大速度为v m ，棒受力平衡，则有：0m mPBI L v -= 2mm BLv I R=代入数据解得:25m/s m v =(2)解除棒PQ 后，两棒运动过程中动量守恒，最终两棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为v ′，则有：2m mv mv '=设从PQ 棒解除锁定，到两棒达到相同速度，这个过程中，两棒共产生的焦耳热为Q ，由能量守恒定律可得：2211222m Q mv mv '=-⨯ 代入数据解得：Q =5J ；(3)棒以MN 为研究对象，设某时刻棒中电流为i ，在极短时间△t 内，由动量定理得：-BiL △t =m △v对式子两边求和有：()()m BiL t m v ∑-∆=∑∆ 而△q =i △t对式子两边求和，有:()q i t ∑∆=∑∆ 联立各式解得：BLq =mv m ， 又对于电路有：2E q It t R==由法拉第电磁感应定律得：BLxE t= 又2BLxq R=代入数据解得：405m x =3．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=20cm 2．螺线管导线电阻r=1.0Ω，R 1=3.0Ω，R 2=4.0Ω，C=30μF ．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化．求：（1）求螺线管中产生的感应电动势； （2）S 断开后，求流经R 2的电量． 【答案】（1）0.8V ；（2）41.210C -⨯ 【解析】 【分析】 【详解】（1）感应电动势：10.210000.00200.82B E n n S V t t ∆Φ∆-===⨯⨯=∆∆； （2）电路电流120.80.1134E I A r R R ===++++，电阻2R 两端电压220.140.4U IR V ==⨯=，电容器所带电荷量65230104 1.210Q CU C --==⨯⨯=⨯，S 断开后，流经2R 的电量为41.210C -⨯；【点睛】本题是电磁感应与电路的综合，知道产生感应电动势的那部分相当于电源，运用闭合电路欧姆定律进行求解．4．如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝0.4 m ．导轨右端接有阻值R ＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为L .从0时刻开始，磁感应强度B 的大小随时间t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场．若使棒在导轨上始终以速度v ＝1 m/s 做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E 大小；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ，以及棒通过三角形abd 区域时电流I 与时间t 的关系式．【答案】(1)0.04 V ； (2)0.04 N ， I ＝22Bv tR；【解析】 【分析】 【详解】⑴在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd 内磁场磁感应强度B 的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为E ＝＝0.04V⑵当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B ＝0.5T 恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e ＝Blv ，当棒与bd 重合时，切割有效长度l ＝L ，达到最大，即感应电动势也达到最大e m ＝BLv ＝0.2V ＞E ＝0.04V根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：i m ＝＝0.2A根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：F m ＝i m LB ＝0.04N 在棒通过三角形abd 区域时，切割有效长度l ＝2v （t －1）（其中，1s≤t≤＋1s ） 综合上述分析可知，回路中的感应电流为：i ＝＝（其中，1s≤t≤＋1s ）即：i ＝t －1（其中，1s≤t≤1.2s ） 【点睛】注意区分感生电动势与动生电动势的不同计算方法，充分理解B-t 图象的含义．5．如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN 、PQ ，间距L =0.2m ，其电阻不计.完全相同的两根金属棒ab 、cd 垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触.已知两棒质量均为m =0.01kg ，电阻均为R =0.2Ω，棒cd 放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B =1.0T.棒ab 在竖直向上的恒力F 作用下由静止开始向上运动，当ab 棒运动位移x =0.1m 时达到最大速度，此时cd 棒对绝缘平台的压力恰好为零，重力加速度g 取10m/s 2.求： (1)恒力F 的大小；(2)ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量q ； (3)ab 棒由静止到达到最大速度过程中回路产生的焦耳热Q .【答案】(1)0.2N(2)0.05C(3)5×10-3J 【解析】 【详解】(1)当棒ab 达到最大速度时，对ab 和cd 的整体：20.2N F mg ==(2) ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量q It = 22BLx E tI R R== 解得10.20.1C 0.05C 220.2BLx q R ⨯⨯===⨯ (3)棒ab 达到最大速度v m 时，对棒cd 有 BIL=mg由闭合电路欧姆定律知2EI R＝棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E=BLv m代入数据解得v m =1m/sab 棒由静止到最大速度过程中，由能量守恒定律得()212m F mg x mv Q -+＝代入数据解得Q =5×10-3J6．如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd ，线框质量为m,电阻为R,边长为L ，有yi 方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B,磁场区宽度大于L ，左边界与ab 边平行，线框水平向右拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．(1)若线框以速度v 匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时七两点间的电势差； (2)若线框从静止开始以恒定的加速度a 运动，经过h 时间七边开始进入磁场，求cd 边将要进入磁场时刻回路的电功率；(3)若线框速度v 0进入磁场，且拉力的功率恒为P 0，经过时间T ，cd 边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q ，后来ab 边刚穿出磁场时，线框速度也为v 0,求线框穿过磁场所用的时间t. 【答案】（1）（2）（3）【解析】 【分析】 【详解】（1）线框在离开磁场时，cd 边产生的感应电动势 E=BLv 回路中的电流则ab 两点间的电势差 U=IR ab =BLv （2）t 1时刻线框速度 v 1=at 1设cd 边将要进入磁场时刻速度为v 2，则v 22-v 12=2aL 此时回路中电动势 E 2=BLv 2回路的电功率解得（3）设cd 边进入磁场时的速度为v ，线框从cd 边进入到ab 边离开磁场的时间为△t ，则 P 0T=（mv 2−m v 02）+Q P 0△t=m v 02-mv 2 解得线框离开磁场时间还是T ，所以线框穿过磁场总时间t=2T+△t=+T【点睛】本题电磁感应中电路问题，要熟练运用法拉第电磁感应定律切割式E=Blv ，欧姆定律求出电压．要抓住线框运动过程的对称性，分析穿出磁场时线框的速度，运用能量守恒列式求时间．7．如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中．一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）．设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g ．求：此过程中，（1）导体棒刚开始运动时的加速度a （2）导体棒速度的最大值v m （3）导体棒中产生的焦耳热Q （4）流过电阻R 的电量q 【答案】（1）F mg a m μ-= （2）22()()m F mg r R v B d μ-+= （3）{2221()()[]2r F mg r R Q FL mgL m r R B d μμ-+⎫=--⎬+⎭（4）BLdq R r =+ 【解析】（1）导体棒刚开始运动时，水平方向只受拉力F 和摩擦力作用，则F-μmg=ma，解得F mga mμ-=（2）杆受到的安培力：F B =BId=22 mB d v R r+，杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：F=F B +f ，即：F=22 mB d v R r++μmg ， 解得：()()22m F mg r R v B d μ-+=；（3）开始到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律得：FL-μmgL=Q+12mv m 2， 导体棒上产生的热流量：Q R =rR r+Q ， 解得：Q R = r R r + [（F-μmg ）L-2244()()2m F mg R r B dμ-+]； （4）电荷量：()E BdL BdLq I t t t R r R r tR r ===⨯=+++； 【点睛】当杆做匀速运动时速度最大，应用平衡条件、安培力公式、能量守恒定律即可正确解题．分析清楚杆的运动过程，杆做匀速运动时速度最大；杆克服安培力做功转化为焦耳热，可以从能量角度求焦耳热．8．如图所示，间距为L 、电阻不计的足够长双斜面型平行导轨，左导轨光滑，右导轨粗糙，左、右导轨分别与水平面成α、β角，分别有垂直于导轨斜面向上的磁感应强度为 B1、B2 的匀强磁场，两处的磁场互不影响．质量为 m 、电阻均为 r 的导体棒 ab 、cd 与两平行导轨垂直放置且接触良 好．ab 棒由静止释放，cd 棒始终静止不动．求： （1）ab 棒速度大小为 v 时通过 cd 棒的电流大小和 cd 棒受到的摩擦力大小． （2）ab 棒匀速运动时速度大小及此时 cd 棒消耗的电功率．【答案】（1）12B Lv r ；2122B B L vr －mgsin β（2）222221sin m g r B L α 【解析】 【分析】（1）当导体棒ab 的速度为v 时，其切割磁感线产生的感应电动势大小为：E ＝B 1Lv① 导体棒ab 、cd 串联，由全电路欧姆定律有：2E I r=② 联立①②式解得流过导体棒cd 的电流大小为：12B LvI r=③ 导体棒cd 所受安培力为：F 2＝B 2IL④ 若mgsin β ＞F 2，则摩擦力大小为：21212sin ?sin 2B B L vf mg F mg rββ=-=-⑤ 若mgsin β ≤F 2，则摩擦力大小为： 21222sin sin 2B B L vf F mg mg rββ=-=-⑥（2）设导体棒ab 匀速运动时速度为v 0，此时导体棒ab 产生的感应电动势为：E 0＝B 1Lv 0⑦流过导体棒ab 的电流大小为：002E I r=⑧ 导体棒ab 所受安培力为：F 1＝B 1I 0L⑨ 导体棒ab 匀速运动，满足：mgsin α－F 1＝0⑩ 联立⑦⑧⑨⑩式解得：02212sin mgr v B L α=此时cd 棒消耗的电功率为：22220221sin m g r P I R B Lα== 【点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，在分析中要注意物体运动状态（加速、匀速或平衡），认真分析物体的受力情况，灵活选取物理规律，由平衡条件分析和求解cd 杆的受力情况．9．如图，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为L ，左侧接一阻值为R 的电阻，导轨其余部分电阻不计。
初中一年级物理实验静电的观察与实验验证
初中一年级物理实验静电的观察与实验验证静电是物理学中一个十分有趣的现象，特别是对于初中一年级的学生来说，通过观察和实验验证静电现象，可以激发他们对物理的兴趣和好奇心。
本文将介绍一些简单的静电实验，并通过观察和实验验证来进一步认识静电的特性。
实验一：橡皮筋的吸引力材料：- 一根橡皮筋- 一块小纸片步骤：1. 将橡皮筋绕在两个手指上，保持一定的紧度。
2. 将小纸片靠近橡皮筋的两端，观察它们之间的相互作用。
观察结果：当小纸片靠近橡皮筋时，它们会相互吸引并附着在一起。
实验验证：静电现象是橡皮筋和小纸片之间的相互吸引力产生的结果。
当橡皮筋被拉伸时，表面电荷分布不均匀，形成了正负两种电荷。
而小纸片也带有电荷，当两者接近时，它们之间的电荷会相互作用，从而产生了吸引力。
实验二：金属棒的电荷转移材料：- 一根金属棒- 一块小纸片步骤：1. 将金属棒握住一端，并用手触摸另一端。
2. 将金属棒的另一端靠近小纸片，观察它们之间的相互作用。
观察结果：当金属棒靠近小纸片时，小纸片会被金属棒吸引，并跟随着金属棒的移动。
实验验证：通过触摸金属棒，我们将自己的电荷转移到了金属棒上。
由于金属是良导体，电荷在金属棒上得到了平衡分布。
当靠近带有相反电荷的小纸片时，它们之间产生相互吸引的力，从而导致小纸片的移动。
实验三：水龙头的静电现象材料：- 一个开着水的水龙头- 一根金属勺子步骤：1. 将水龙头打开，并让水以细流形式流下。
2. 将金属勺子靠近水流，观察它们之间的相互作用。
观察结果：当金属勺子靠近水流时，水流会被勺子吸引，并产生偏移。
实验验证：水本身是一个良好的导体，并且可以带电。
当水流从水龙头流出时，它与空气中的分子发生摩擦，会导致水流带有些许电荷。
当金属勺子靠近带电的水流时，它们之间会产生相互作用，从而使水流发生偏移。
通过以上实验，我们能够初步观察和实验验证静电现象的产生和特性。
这些简单而有趣的实验不仅可以培养学生的实践操作能力，更可以激发他们对物理的兴趣和好奇心。
静电场易错题精选
静电场易错题经典题型1. 带电体能否看成点电荷易错题1.下列关于点电荷的说法中，正确的是（ ）A. 只有体积很小的带电体才能看成点电荷B. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷C. 由公式122k q q F r 可知，r →0时，F 无穷大D. 当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷2. 对电场强度与电势的关系认识不清易错题2.下列说法中，正确的是（ ）A ． 电场强度为零的地方，电势一定为零B ． 电势为零的地方电场强度不一定为零C ． 电场强度相同的地方，电势一定相等D ． 电势相等的地方电场强度一定相等3．对电场强度与电势差的关系认识不清易错题3.关于匀强电场强度和电势差的关系，下列说法正确的是（ ）A ． 在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大B ． 场强在数值上等于每单位距离上的电势的降落C ． 沿电场线的方向，任何相等距离上的电势降落必定相等D ． 电势降低最快的方向必定是电场强度的方向4．对电场强度与等势面间的关系认识不清易错题4.下列说法中，正确的是（ ）A ． 在同一等势面上各点的电场强度必定相等B ． 两等势面一定相互平行C ． 若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面密的地方电场强度大D ． 沿电场强度的方向等势面的电势逐渐降低5．对电荷的运动方向与电场线的关系认识不清易错题5.带正电的小球只在电场力的作用下，则在任意一段时间内（ ）A ． 一定沿电场线由高电势向低电势运动B ． 一定沿电场线向电势能减小的方向运动C ． 不一定沿电场线运动，但一定向低电势方向运动D ． 不一定沿电场线运动，也不一定向电势能减小的方向运动6．对电荷运动轨迹与电场线的关系认识不清易错题6.下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线关系的说法中，正确的是（）A ． 带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合B ． 带电粒子只在电场力的作用下，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合C ． 带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合D ． 电场线上某点的切线方向与该处电荷的受力方向相同7．对电荷的电量、电性与电势能的关系认识不清易错题7.下列说法中，正确的是（ ）A ． 在电场中的某一点，放入电荷的电量越大，电荷在该点的电势能越大B ． 对某一电荷而言，放入点的电势越高，该电荷的电势能越大C ． 正电荷在电势越高的点上电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大D ． 电势能是标量，电荷的电势能与零电势的选择有关8．对电势、电势差、电势能和零电势的关系认识不清易错题8.下列说法中，正确的是（ ）A ． 电场中每点电势的大小与零电势的选择有关B ． 电场中任意两点间电势差的大小和零电势的选择有关C ． 电荷在电场中某点电势能的大小和零电势的选择有关D ． 电荷在电场中某两点移动，电场力做功的多少和零电势的选择有关9.对电势差与电场力做功间的关系认识不清易错题9.关于电场力做功与电势差的关系，下列说法正确的是（ ）A ．M 、N 两点间的电势差等于单位电荷从M 点移到N 点电场力做的功B ．不管是否存在其他力做功，电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减小多少C ．在两点移动电荷电场力做功为零，则两点一定在同一等势面上，且电荷一定在等势面上移动D ．在两点间移动电荷电场力做功的多少与零电势的选择有关10.误认为AB B A U ϕϕ=-易错题10.将电量为6610C -⨯的负电荷从电场中的A 点移动到B 点，克服电场力做的功为5310J -⨯，再将电荷从B 点移到C 点，电场力做的功为51.210J -⨯，则A 、C 两点间的电势差为_________V ，电荷从A 点移到B 点，在从B 点移到C 点的过程中，电势能变化了_________。
高中物理电磁感应现象易错题专项复习含答案解析
高中物理电磁感应现象易错题专项复习含答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图甲所示，相距d 的两根足够长的金属制成的导轨，水平部分左端ef 间连接一阻值为2R 的定值电阻，并用电压传感器实际监测两端电压，倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d 、质量为m 的金属棒ab 电阻为R ，通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上，滑环与导轨上MG 、NH 段动摩擦因数μ＝18(其余部分摩擦不计)．MN 、PQ 、GH 相距为L ，MN 、PQ 间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B 1的匀强磁场，PQ 、GH 间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B 2，其他区域无磁场，除金属棒及定值电阻，其余电阻均不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，当ab 棒从MN 上方一定距离由静止释放通过MN 、PQ 区域(运动过程中ab 棒始终保持水平)，电压传感器监测到U －t 关系如图乙所示．（1）求ab 棒刚进入磁场B 1时的速度大小． （2）求定值电阻上产生的热量Q 1.（3）多次操作发现，当ab 棒从MN 以某一特定速度进入MNQP 区域的同时，另一质量为2m ，电阻为2R 的金属棒cd 只要以等大的速度从PQ 进入PQHG 区域，两棒均可同时匀速通过各自场区，试求B 2的大小和方向．【答案】（1）11.5U B d （2）2221934-mU mgL B d；（3）32B 1 方向沿导轨平面向上 【解析】 【详解】(1)根据ab 棒刚进入磁场B 1时电压传感器的示数为U ,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势：1 1.52UE U R U R=+⋅= 根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得：111E B dv =计算得出:111.5Uv B d=. (2)设金属棒ab 离开PQ 时的速度为v 2，根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U ，根据闭合电路的欧姆定律可得：12222B dv R U R R⋅=+计算得出：213Uv B d=；棒ab 从MN 到PQ ，根据动能定理可得： 222111sin 37cos3722mg L mg L W mv mv μ︒︒⨯-⨯-=-安 根据功能关系可得产生的总的焦耳热 ：=Q W 总安根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为：122RQ Q R R=+总 联立以上各式得出：212211934mU Q mgL B d=-(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移，对ab 棒根据共点力的平衡可得：221sin 37cos3702B d vmg mg Rμ︒︒--=计算得出：221mgRv B d =对cd 棒分析因为：2sin372cos370mg mg μ︒︒-⋅>故cd 棒安培力必须垂直导轨平面向下，根据左手定则可以知道磁感应强度B 2沿导轨平面向上，cd 棒也匀速运动则有：1212sin 372cos37022B dv mg mg B d R μ︒︒⎛⎫-+⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭将221mgRv B d =代入计算得出：2132B B =. 答：(1)ab 棒刚进入磁场1B 时的速度大小为11.5UB d; (2)定值电阻上产生的热量为22211934mU mgL B d-; (3)2B 的大小为132B ，方向沿导轨平面向上.2．如图所示，两根粗细均匀的金属棒M N 、，用两根等长的、不可伸长的柔软导线将它们连接成闭合回路，并悬挂在光滑绝缘的水平直杆上，并使两金属棒水平。
高中物理电磁感应现象易错题知识归纳总结及答案解析
高中物理电磁感应现象易错题知识归纳总结及答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 倾斜放置，两导轨间距离为L ，导轨平面与水平面间的夹角θ，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab 的电阻，重力加速度为g ．若在导轨的M 、P 两端连接阻值R 的电阻，将金属棒ab 由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab 沿导轨下滑的稳定速度为v ，若在导轨M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，仍将金属棒ab 由静止释放，金属棒ab 下滑时间t ，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为多少？ （2）金属棒ab 下滑t 秒末的速度是多大？ 【答案】（1）2sin mgR B L vθ=2）sin sin t gvt v v CgR θθ=+ 【解析】试题分析：（1）若在M 、P 间接电阻R 时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态．则感应电动势E BLv =，感应电流EI R=，棒所受的安培力F BIL =联立可得22B L v F R =，由平衡条件可得F mgsin θ=，解得2mgRsin B L vθ（2）若在导轨 M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，将金属棒ab 由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab 棒受到安培力． 设棒下滑的速度大小为v '，经历的时间为t则电容器板间电压为 U E BLv ='= 此时电容器的带电量为Q CU = 设时间间隔△t 时间内流经棒的电荷量为Q则电路中电流Q C U CBL v i t t t ∆∆∆===∆∆∆，又va t∆=∆，解得i CBLa = 根据牛顿第二定律得mgsin BiL ma θ-=，解得22mgsin gvsin a m B L C v CgRsin θθθ==++所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts 末的速度gvtsin v at v CgRsin θθ'==+．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化【名师点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．2．如图1所示，在光滑的水平面上，有一质量m =1kg 、足够长的U 型金属导轨abcd ，间距L =1m 。
高考物理复习法拉第电磁感应定律专项易错题及详细答案
一、法拉第电磁感应定律1．如图，匝数为N 、电阻为r 、面积为S 的圆形线圈P 放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P 通过导线与阻值为R 的电阻和两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d ，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场。
当线圈P 所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m 、带电量为q 的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动。
重力加速度为g ，求：(1)匀强电场的电场强度 (2)流过电阻R 的电流(3)线圈P 所在磁场磁感应强度的变化率 【答案】(1)mg q (2)mgdqR(3)()B mgd R r t NQRS ∆+=∆ 【解析】 【详解】 (1)由题意得：qE =mg解得mg qE =(2)由电场强度与电势差的关系得：UE d=由欧姆定律得：U I R=解得mgdI qR=(3)根据法拉第电磁感应定律得到：E Nt∆Φ=∆ BS t t∆Φ∆=∆∆根据闭合回路的欧姆定律得到：()E I R r =+ 解得：()B mgd R r t NqRS∆+=∆2．如图所示，竖直平面内两竖直放置的金属导轨间距为L 1，导轨上端接有一电动势为E 、内阻不计的电源，电源旁接有一特殊开关S ，当金属棒切割磁感线时会自动断开，不切割时自动闭合；轨道内存在三个高度均为L 2的矩形匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B ，方向如图。
一质量为m 的金属棒从ab 位置由静止开始下落，到达cd 位置前已经开始做匀速运动，棒通过cdfe 区域的过程中始终做匀速运动。
已知定值电阻和金属棒的阻值均为R ，其余电阻不计，整个过程中金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g ，求：（1）金属棒匀速运动的速度大小； （2）金属棒与金属导轨间的动摩擦因数μ；（3）金属棒经过efgh 区域时定值电阻R 上产生的焦耳热。
【答案】（1） ；（2）；（3）mgL 2。
【解析】 【分析】（1）金属棒到达cd 位置前已经开始做匀速运动，根据平衡条件结合安培力的计算公式求解；（2）分析导体棒的受力情况，根据平衡条件结合摩擦力的计算公式求解； （3）根据功能关系结合焦耳定律求解。
观察静电感应现象实验报告
观察静电感应现象实验报告一、引言静电是指物体带有的正负电荷之间的电荷差异。
静电感应是指当一个带电物体靠近一个中性物体时，中性物体的某些部分会受到带电物体的电场影响，而产生电荷分离的现象。
本实验旨在观察静电感应现象，并探究其原理。
二、实验材料和方法1. 实验材料：塑料杯、细铜丝、塑料棒、小纸片、羽毛等。
2. 实验方法：(1) 将塑料杯放在桌子上，使其保持稳定。
(2) 在塑料杯内部的侧面固定一根细铜丝，使其自由悬垂。
(3) 用塑料棒摩擦后，将其靠近铜丝，观察铜丝的变化。
(4) 将小纸片或羽毛靠近塑料杯，观察其变化。
三、实验结果和分析1. 实验结果：(1) 当塑料棒靠近铜丝时，铜丝会受到塑料棒的电场影响，发生电荷分离现象。
其中，与塑料棒靠近的一端的铜丝带有与塑料棒相反的电荷，而另一端的铜丝则带有与塑料棒相同的电荷。
(2) 当小纸片或羽毛靠近塑料杯时，它们也会受到塑料杯电场的影响，发生电荷分离现象。
其中，与塑料杯靠近的一端的纸片或羽毛带有与塑料杯相反的电荷，而另一端则带有与塑料杯相同的电荷。
2. 实验分析：(1) 静电感应是由于带电物体的电场对中性物体的影响而产生的。
当带电物体靠近中性物体时，电场会影响中性物体内部的电荷分布，使其发生电荷分离现象。
(2) 塑料棒在摩擦时会失去一部分电子，成为正电荷，而铜丝则会吸引这些正电荷，使铜丝带有负电荷。
这是因为塑料材料对电子的亲和力较强，容易失去电子而带正电荷，而金属材料对电子的亲和力较弱，容易吸引电子而带负电荷。
(3) 同样的原理，小纸片或羽毛也会受到塑料杯电场的影响，发生电荷分离现象。
由于纸片或羽毛的导电性较差，电荷分离的效果相对较弱。
四、实验结论通过本实验观察静电感应现象，我们可以得出以下结论：1. 当一个带电物体靠近一个中性物体时，中性物体的某些部分会受到带电物体的电场影响，而产生电荷分离的现象。
2. 带电物体靠近中性物体时，中性物体的一端会带有与带电物体相反的电荷，而另一端则带有与带电物体相同的电荷。
静电感应实验
静电感应实验静电感应实验是物理学中的基础实验之一，主要用于研究电荷之间的相互作用以及静电力的产生和感应。
在这个实验中，我们可以观察到电荷之间的相互作用导致的现象，以及通过移动电荷或改变电场来感应电荷。
实验定律：1. 库仑定律：描述了带电体之间静电斥力或吸引力的大小与它们电荷量的关系。
库仑定律可以表达为F = k * (|q1 * q2| / r^2)，其中F是静电力，k是库仑常数，q1和q2是两个电荷体的电荷量，r是它们之间的距离。
实验准备：1. 实验器材：实验中可能需要的器材包括：带有調节开关的静电脚垫、金属导线、电荷产生器、金属小球等。
2. 实验环境：实验室应尽量保持干燥，避免空气中的水分影响实验结果。
实验过程：1. 准备工作：将实验室环境调整至适当的湿度，并清洁好实验器材。
2. 产生电荷：使用电荷产生器产生静电荷。
可以通过摩擦、感应等方式将电荷转移到导体上。
例如，可以通过摩擦将塑料棒与丝绸反复摩擦，然后将塑料棒带电。
3. 建立实验平台：将带有调节开关的静电脚垫放在平稳的桌面上，并连接脚垫与地线，以确保实验的安全。
4. 实验一：静电吸附a. 将带电的塑料棒靠近金属小球，观察小球是否被吸引住。
如果是，则说明靠近的一侧（通常是金属小球）带有相反的电荷。
b. 将带电的塑料棒靠近金属小球的另一侧，观察小球是否被吸引住。
如果是，则说明靠近的这一侧也带有相反的电荷。
c. 反复实验，尝试不同的电荷产生方式和实验器材，观察现象，并记录结果。
实验应用：1. 静电粉尘除尘：利用静电感应特性，可以开发出静电除尘器，用于清除工业生产中产生的粉尘和污染物。
2. 静电喷涂：另一种应用是静电喷涂技术，通过在涂料粒子表面带上适当的电荷，使其在喷涂过程中更均匀地附着在目标物体表面上。
3. 静电粉末冷焊：静电感应还可以用于粉末封装线路板和电子元件的焊接，实现高精度和高可靠性的连线。
其他专业性角度：1. 延伸实验：可以通过将不同材料带电体放置在导体上，并观察导体上的分布情况，以探究静电感应的影响因素。
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一道易错题引发的实验
一、对一道习题的思考
当教学进行到物理选修3-1·1．1节时，遇到这样一道易错题：当带正电导体A靠近一个绝缘导体B时，由于静电感应，B两端感应出等量异种电荷。
将B左端接地，绝缘导体B 带何种电荷？错解：多数学生认为，由于静电感应导体B左端带负电，右端带正电。
左端接地电荷被导走，导体B带正电。
正解：接地后B相当于近端，大地为远端，所以B带负电。
解答完此题后脑海闪出一个问题，导体一端接地及分离时电荷在导体上究竟是如何分布的？通过理论分析后，为验证分析制定了以下实验过程，并在教学时进行了演示。
二、实验验证
（一）实验器材
J2310感应起电机（一个）、带有金属箔片的绝缘导体A与B（一对）、绝缘球形导体C（一个）、验电器（一个）、橡胶棒（一个）、毛皮（一片）。
（二）实验过程
1．使绝缘球形导体C带负电。
方法：摇动起电机，使起电机一极与C接触。
用毛皮摩擦过的橡胶棒与验电器的小球接触，使它带上负电。
使球形导体接触验电器，发现验电器金属铂片张开的角度变大，说明球形导体带的是负电荷。
？
2．探究当导体一端接地时，电荷在导体的分布情况。
（1）使B端接地，观察现象。
过程：当绝缘导体A与B靠在一起，放在带负电的绝缘导体C旁边，发现AB两端箔片都张开。
用手摸一下B端，发现B端
C A B
箔片合拢，A端箔片仍张开，如图1。
移开手指，发现AB两端箔片没有变化。
移去C发现A端箔片张角减小，B端箔片张开。
分开AB，发现AB两端箔片仍张开。
用验电器检验枕形导体AB两端带的都是正电。
当用手摸A端时，以上观察结果没有变化。
分析：用手摸一下导体B端，人便把导体与大地连通，使大地参与了电荷转移。
因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。
由于静电感应，A端仍为正电荷，大地远处感应出等量负电荷，则B端的负电荷通过人体流走，B端不带电，即此时电荷只分布在A端。
移开手指，大地与导体分离，由于异种电荷相互吸引，正电荷仍分布在A端。
移去C后，A端电荷在AB上重新分配，使得AB都带上正电荷。
当用手摸A端时，分析相同。
图解：如图2。
（2）用手摸一下A端，移去手指，分开AB，发现A端箔片仍张开，B端箔片仍合拢，移去C，A端箔片仍张开，B端箔片仍合拢。
用验电器检验A带的是正电。
当用手摸B端时，以上观察结果没有变化。
分析：用手摸一下导体A端时，由于静电感应，A端仍为正电荷，大地远处感应出等量负电荷，则B端的负电荷经A端通过人体流走，B端不带电，所以B端箔片合拢。
先分开AB，后移去C，则A端电荷不能重新分配给B，所以A带正电，B不带电。
图解：如图3。
（3）使C带上正电荷重复以上实验过程，现象同上。
分析：C带正电荷，由于静电感应则A端感应出负电荷，大地远端感应出正电荷，负电荷会通过手指流入B端中和其上正电荷，使得B端不带电。
三、小结
通过此实验把微观世界宏观展现。
明确了枕形导体静电感应时，当导体一端接地，导体带上异种电荷，但电荷只分布在靠近带电体的一端。
移去带电体后，电荷才重新分布在整个导体上。
如果接地后分开枕形导体，则使得电荷只分布在靠近带电体的一端。
同时使学生对静电感应及电荷守恒定律有了更进一步认识，处理此类习题时，能够快速的选择出正确答案，为讲解习题找到一种新的方法──实验法。