例3.如圖所示，在勻強磁場中固定放置一根串接一電阻
R的直角形金屬導軌aoB(在紙面內(nèi))，磁場方向垂
直紙面朝里，另有兩根金屬導軌c、d分別平行于oa、oB放置.保持導軌之間接觸良好，
金屬導軌的電阻不計.現(xiàn)經(jīng)歷以下四個過程：①以速
率V移動d，使它與oB的距離增大一倍；②再以速
率V移動c，使它與oa的距離減小一半；③然后，
再以速率2V移動c，使它回到原處；④最后以速率
2V移動d，使它也回到原處.設上述四個過程中通過
電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則
A. Q1＝Q2＝Q3＝Q4 B. Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4
C. 2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4 D. Q1≠Q2＝Q3≠Q4
[解析]：設開始導軌d與OB的距離為x1，導軌c
與Oa的距離為x2，由法拉第電磁感應定律知，移動
c或d時產(chǎn)生的感應電動勢： E＝
＝
通過導體R的電量為：Q＝I＝
Δt＝
由上式可知，通過導體R的電量與導體d或c移動的速度無關(guān)，由于B與R為定值，其電量取決于所圍成面積的變化.
①若導軌d與OB距離增大一倍，即由x1變2 x1，則所圍成的面積增大了ΔS1＝x1·x2；
②若導軌c再與Oa距離減小一半，即由x2變?yōu)?sub>
，則所圍成的面積又減小了ΔS2＝·2x1＝x1·x2；
③若導軌c再回到原處，此過程面積的變化為ΔS3＝ΔS2＝·2x1＝x1·x2；
④最后導軌d又回到原處，此過程面積的變化為ΔS4＝x1·x2；
由于ΔS1＝ΔS2＝ΔS3＝ΔS4，則通過電阻R的電量是相等的，即Q1＝Q2＝Q3＝Q4. 所以選(A)。
小結(jié)：本題難度較大，要求考生對法拉第電磁感應定律熟練掌握，明確電量與導軌運動速度無關(guān)，而取決于磁通量的變化，同時結(jié)合圖形去分析物理過程，考查了考生綜合分析問題的能力.
例4.如圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬光滑導軌位于同一水平
面，導軌上橫放著兩根相同的導體棒ab、cd與導軌構(gòu)成矩形回
路。導體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧，兩棒
的中間用細線綁住，它們的電阻均為R，回路上其余部分的電阻
不計。在導軌平面內(nèi)兩導軌間有一豎直向下的勻強磁場。開始
時，導體棒處于靜止狀態(tài)。剪斷細線后，導體棒在運動過程中 (A
D)
A．回路中有感應電動勢
B．兩根導體棒所受安培力的方向相同
C．兩根導體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒
D．兩根導體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒
4．解決電磁感應中的電路問題，必須按題意畫出等效電
路，其余問題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應用.
例1.如圖所示，兩個電阻的阻值分別為R和2R，其余電阻不
計，電容器的電容量為C，勻強磁場的磁感應強度為B，
方向垂直紙面向里，金屬棒ab、cd 的長度均為l ，當
棒ab以速度v 向左切割磁感應線運動時，當棒cd以速
度2v 向右切割磁感應線運動時，電容 C的電量為多
大？ 哪一個極板帶正電？
解：畫出等效電路如圖所示：棒ab產(chǎn)生的感應電動勢為：
E1=Bl V
棒ab產(chǎn)生的感應電動勢為： E2=2Bl
V
電容器C充電后斷路，Uef = - Bl v /3，
Ucd= E2=2Bl V
U C= Uce=7 BL V /3
Q=C UC=7 CBl V /3
右板帶正電。
例2. 如圖所示，金屬圓環(huán)的半徑為R，電阻的值為2R.金
屬桿oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉(zhuǎn)，另一端a擱在環(huán)
上，電阻值為R.另一金屬桿ob一端固定在O點，另一端B固
定在環(huán)上，電阻值也是R.加一個垂直圓環(huán)的磁感強度為B的
勻強磁場，并使oa桿以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn).如果所有觸點接觸
良好，ob不影響oa的轉(zhuǎn)動，求流過oa的電流的范圍.
解析：Oa 旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生感生電動勢，
大小為：，E=1/2×Bωr2
當Oa到最高點時，等效電路如圖甲所示：
Imin
=E/2.5R= Bωr2 /5R
當Oa與Ob重合時，環(huán)的電阻為0，等效電路如圖
16乙示：
Imax =E/2R= Bωr2 /4R
∴ Bωr2 /5R＜I ＜ Bωr2 /4R
3．
產(chǎn)生感應電動勢的導體跟用電器連接，可以對用電器供電，由閉合電路歐姆定律求解各種問題.
題型特點：閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導體在做切割磁感線運動,在回路中將產(chǎn)生感應電動勢，回路中將有感應電流。從而討論相關(guān)電流、電壓、電功等問題。其中包含電磁感應與力學問題、電磁感應與能量問題。
解題基本思路：1．產(chǎn)生感應電動勢的導體相當于一個電源，感應電動勢等效于電源電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的導體的電阻等效于電源的內(nèi)阻.
2．電源內(nèi)部電流的方向是從負極流向正極，即從低電勢流向高電勢.
7、實驗原理及遷移
《大綱》要求：能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，能靈活地運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題。
這就要求學生能將學過的物理知識應用到實驗中，能夠理解改編類實驗的原理，在需要時能根據(jù)給出的儀器設計實驗。這是考查的重點。
例14、(06年全國卷Ⅱ)一塊玻璃磚用兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的(光線不能通過表面)�，F(xiàn)要測定此玻璃的析射率。給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器。實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直。在紙上畫出直線aa’和bb’，aa’表示鍍銀的玻璃表面，bb’表示另一表面，如圖所示。然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖)。用P1、P2的連線表示入射光線。
(1)為了測量折射率，應如何正確使用大頭針P3、P4？
(2)試在題圖中標出P3、P4的位置。然后，移去玻璃磚與大頭針。試在題圖中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2．簡要寫出作圖步驟。
．
(3)寫出θ1、θ2表示的折射率公式為n＝ ．
解析：本實驗是根據(jù)教材《測定玻璃的折射率》實驗改編的，它考查考生實驗對實驗原理的理解及遷移能力。認真讀題，比較本題與教材中的不同。
答案：�。�bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射，aa′反射，再經(jīng)bb′折射后)的像，在適當?shù)奈恢貌迳?i style='mso-bidi-font-style:normal'>P3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3。P3、P4的位置如圖。
ⅱ．①過P1、P2作直線與bb′交于O；
②過P3、P4作直線與bb′交于O′；
�、劾每潭瘸哒业�OO′的中點M；
④過O點作bb′的垂線CD，過M點作bb′的垂線與aa′相交與N，如圖所示，連接ON；
⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2。
ⅲ．。
同型題3(07全國卷1 22)碰撞的恢復系數(shù)的定義為c=
，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后兩物體的速度。彈性碰撞的恢復系數(shù)e＝1，非彈性碰撞的e＜1，某同學借用驗證動量守恒定律的實驗裝置(如圖所示)物質(zhì)彈性碰撞的恢復系數(shù)是否為1，實驗中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2，(他們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞)，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量。
實驗步驟如下：
安裝實驗裝置，做好測量前的準備，并記下重垂線所指的位置O。
第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置。
第二步，把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點，計小球1從A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞,重復多次,并使用與第一步同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置.
第三步，用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。在上述實驗中，
①P點是 的平均位置，M點是 的平均位置，N點是 的平均位置。
②請寫出本實驗的原理
寫出用測量表示的的恢復系數(shù)的表達式
③三個落地點距O點的距離OM、OP、ON與實驗所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)？
6、實驗誤差的分析
(1)誤差是指測量值與真實值的差異。
(2)誤差可分：
①系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差的特點是在多次重復同一實驗時，誤差總是同樣地偏大或偏小。
②偶然誤差：偶然誤差總是有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的機會相同。減小偶然誤差的方法，可以多進行幾次測量，求出幾次測量的數(shù)值的平均值。這個平均值比某一次測得的數(shù)值更接近于真實值。
(3)百分誤差：真實值與測量值之差的絕對值與真實值之比：
%。
例13(06天津)用半徑相同的兩小球A、B的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置示意如圖，斜槽與水平槽圓滑連接。實驗時先不放B球，使A球從斜槽上某一固定點 C由靜止?jié)L下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。再把B求靜置于水平槽前端邊緣處，讓 A球仍從 C處由靜止?jié)L下，A球和 B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡。記錄紙上的 O點是垂直所指的位置，若測得各落點痕跡到 O點的距離：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知
A、B兩球的質(zhì)量比為 2：1，則未放
B球時 A球落地點是記錄紙上的__ __ 點，系統(tǒng)碰撞前總動量 P與碰撞后總動量
的百分誤差
＝ %(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。
答案：M、N分別是碰后兩球的落點的位置，P點是未發(fā)生碰撞時A球落點的位置；2 。
5、實驗數(shù)據(jù)處理
處理實驗數(shù)據(jù)是中學實驗的一個重要環(huán)節(jié)。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，可以得到物理量之間的內(nèi)在規(guī)律。在考試中對用表格法、圖象法、平均值法、描跡法等數(shù)據(jù)處理方法都有較高的要求和體現(xiàn)。
《大綱》要求：能獨立完成"知識內(nèi)容表"中所列的實驗，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論。在中學階段，實驗數(shù)據(jù)的處理常用計算法和圖象法。
例11、(06重慶)某同學用圖所示裝置測量重力加速度g,所用交流電頻率為50 Hz．在所選紙帶上取某點為0號計數(shù)點，然后每3個點取一個計數(shù)點，所以測量數(shù)據(jù)及其標記符號如圖所示．
該同學用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計數(shù)點的時間間隔)：
方法A：由
……，
取平均值g=8.667 m/s2；
方法B：由
取平均值g=8.673 m/s2．
從數(shù)據(jù)處理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，對實驗結(jié)果起作用的，方法A中有__________；方法B中有__________．因此，選擇方法___________(A或B)更合理，這樣可以減少實驗的__________(系統(tǒng)或偶然)誤差．本實驗誤差的主要來源有____________(試舉出兩條)．
解析：按方法A：……，，求平均值：
，所以只用到了： S1、S6．
按方法B計算加速度，為了減少誤差，常常用逐差法：
，所以只用到了：S1,
S2, S3, S4, S5, S6．因此選擇B更合理，這樣可以減少實驗的偶然誤差．阻力(空氣阻力，振針的阻力，限位孔的阻力，復寫紙的阻力等)，交流電頻率波動，長度測量，數(shù)據(jù)處理方法等．
同型題1
(07天津22)
某學生用打點計時器研究小車的勻變速直線運動。他將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實驗時得到一條紙帶。他在紙帶上便于測量的地方選取第一個計時點，在這點下標明A，第六個點下標明B，第十一個點下標明C，第十六個點下標明D，第二十一個點下標明E。測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是他測得AC長為14.56cm、CD長為11.15cm，DE長為13.73cm，則打C點時小車的瞬時速度大小為______m/s，小車運動的加速大小為________m/s2,AB的距離應為_______cm。(保留三位有效數(shù)字)
答案： 0.986 2.58 5.99
例12(06天津)某研究性學習小組利用右圖所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的R-1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝ V，r＝
Ω。
解析：由題中的電路圖，可以表示：當某時刻電阻箱的讀數(shù)為R時，安培表讀數(shù)為I。則有： 
。當
時r=-R=-(-0.9)=0.9Ω；直線的斜率為電源的電動勢，計算圖中直線的斜率為2.9，所以電源的電動勢為2.9V。
同型題2 (07上海17)利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設計方案如圖(甲)所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離OO’＝h(h＞L)。
(1)電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是：____________。
(2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，O’C＝s，則小球做平拋運動的初速度為v0________。
(3)在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角q，小球落點與O’點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標、cosq為橫坐標，得到如圖(乙)所示圖像。則當q＝30°時，s為 ________m；若懸線長L＝1.0m，懸點到木板間的距離OO’為________m。
答案：(1)保證小球沿水平方向拋出(2)
(3)0.52 1.5
小結(jié)：本實驗考查實驗條件的分析和用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的能力。
4、實驗電路選擇
(1)測量電路--電流表內(nèi)外接法選取
①電路的對比
|
連接方式 |
誤差來源 |
測量值與真實值關(guān)系 |
適用范圍 |
|
外接法 |
電壓表分流 |
電流表的讀數(shù)大于流過待測的電流，故：R測<R真 |
測小電阻 |
|
內(nèi)接法 |
電流表分壓 |
電壓表讀數(shù)大于待測電阻兩端的電壓，故：R測<R真 |
測大電阻 |
②判斷方法
a、直接比較法：當待測電阻Rx較小且遠小于電壓表內(nèi)阻Rv時，應選用外接法；當待測電阻Rx較大且遠大于電流表內(nèi)阻RA時，應選用內(nèi)接法。
b、臨界值法：當待測電阻Rx<
時，視Rx為小電阻，應選用外接法；當Rx>時，視Rx為大電阻，應選用內(nèi)接法；當Rx＝時，兩種接法均可。
(2)控制電路--滑動變阻器分壓式、限流于接法選取
①電路的對比
|
調(diào)節(jié)范圍 |
限流式電路 |
分壓式電路 |
|
電壓調(diào)節(jié)范圍 |
 |
0→U |
|
電流調(diào)節(jié)范圍 |
 |
0→ |
說明：U為電源端電壓，R為滑動變阻器最大電阻，Rx為待測電阻阻值。
②判斷方法
a負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻R，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。
b要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。
c采用限流電路時，電路中的最小電流(電壓)仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流(電壓)時，應采用變阻器的分壓式接法。
d負載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。
e兩種電路均可使用時應優(yōu)先用限流式接法，因為限流式接法總功率較小。
例10某同學用圖所示電路，測繪標有“3.8 V,0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象，除了導線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇: 電流表：A:(量程100 mA,內(nèi)阻約2 ); A:(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 ); 電壓表：V1(量程5 V,內(nèi)阻約5 ); V2(量程15 V,內(nèi)阻約15 ); 電源：E1(電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為0.2 ); E2(電動勢為4 V,內(nèi)阻約為0.04 ). 為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，實驗中應選用電流表___________，電壓表______________,滑動變阻器________________，電源___________________.(填器材的符號)
解析：據(jù)小燈泡的額定電壓和額定電流的大小，可選擇A2、V1和E2。據(jù)分壓電路的特點，滑動變阻器應選R1。
3．便于操作原則：選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實驗要求，又要注意便于操作。
例9(06北京)某同學用圖2所示電路，測繪標有“3.8V ，0.3A”的小燈泡的燈絲電阻
隨電壓
變化圖象。
1除了導線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：
電流表：A1(量程100mA，內(nèi)阻約2
)； A2(量程0.6A，內(nèi)阻約0.3)；
電壓表：V1(量程5V，內(nèi)阻約5k)； V2(量程15V，內(nèi)阻約15k)；
滑動變阻器：
(阻值范圍0-10) 
(阻值范圍0-2k)
電源：
(電動勢為1.5V，內(nèi)阻約為0.2)； 
(電動勢為4V，內(nèi)阻約為0.04)。
為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，實驗中應選用電流表 ，電壓表 ，滑動變阻器 ，電源 。(填器材的符號)。
答案：A2 V1 R1 E2
2．安全性原則：通過電源，電表，滑動變阻器，用電器的電流不能超過其允許的最大電流。
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