高二物理 电流表的工作原理 典型例题解析

高二物理 电流表的工作原理 典型例题解析

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＝BIl1l2．‎ 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＝mgtanθ，Fm＝BIL，I＝E/R 解之，得E＝mgRtanθ/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＝0.25m，接入电动势E＝12V，内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m＝0.2kg 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/s2)‎ 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能摆起的最大高度为多大？‎ 点拨：用动量定理和功能关系解决．h＝(BlCU)2/2m2g．‎ 跟踪反馈 ‎1．画出图16－34中甲和乙电流之间的作用力的方向，若乙图中，AB和CD在同一平面内，则CD开始时的运动情况是．(垂直纸面向内看)‎ ‎2．在同一平面内，两个半径不同的同心导体圆环中通以同向电流时 ‎[ ]‎ A．两环都有向内收缩的趋势 B．两环都有向外扩张的趋势 C．内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势 D．外环有收缩的趋势，内环有扩张的趋势 ‎3．一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环面，导线和环中的电流方向如图16－35所示，则环受到的磁场力为 ‎[ ]‎ A．沿环半径向外 B．沿环半径向内 C．水平向左 D．等于零 ‎4．如图16－36所示，条形磁铁在水平桌面上，在其N极上方放有一根固定的长直通电导线，导线与磁铁垂直，则 ‎[ ]‎ A．磁铁对桌面的压力减少 B．磁铁不受桌面的摩擦力作用 C．磁铁对桌面的压力增大 D．磁铁受到向左的摩擦力作用 参考答案 ‎1．排斥，顺时针转动 2．D 3．D 4． C