知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．电子感应加速器工作原理如图所示\((\)上图为侧视图、下图为真空室的俯视图\()\)，它主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成\(.\)当电磁铁绕组通以变化电流时，产生变化磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速\(.\)在竖直向上的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等，涡旋电场场强与电势差的关系与匀强电场相同\(.\)设被加速的电子被“约束”在半径为\(r\)的圆周上运动\(.\)整个圆面区域内存在有匀强磁场，该匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化的关系式为：\(B=kt\)．
\((1)\)求电子所在圆周上的感生电场场强的大小；
\((2)\)若电子离开电子枪时的速度为\(v_{0}\)，求电子被加速一圈之后的速度大小；
\((3)\)在\((1)\)条件下，为了维持电子在恒定的轨道上加速，需要在轨道边缘处外加一个匀强磁场\(B_{r}\)，求电子轨道处的磁场\(B_{r}\)与轨道内的磁场\(B\)应满足什么关系；
\((4)\)若给电磁铁通入正弦交变电流，一个周期内电子能被加速几次．

难度：中等

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2．有一面积为 \(100cm^{2}\) 的金属环，电阻为\(0.1Ω\)，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直于环面向里，在\(t_{1}=0.2\)到\(t_{2}=0.4\)时间内，求：
\((1)\)环中产生的感应电动势是多少？
\((2)\)环中感应电流为多少？方向如何？
\((3)\)在\(t_{1}=0.2\)到\(t_{2}=0.4\)时间内，通过导体横截面的电荷量．

难度：中等

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3．
如图所示，两光滑金属导轨，间距\(d=2 m\)，在桌面上的部分是水平的，仅在桌面上有磁感应强度\(B=1 T\)、方向竖直向下的有界磁场，电阻\(R=3 Ω\)，桌面高\(H=0.8 m\)，金属杆\(ab\)质量\(m=0.2 kg\)，其电阻\(r=1 Ω\)，从导轨上距桌面\(h=0.2 m\)的高度处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离\(s=0.4 m\)，取\(g=10 m/s^{2}\)，导轨电阻不计，求：

\((1)\)金属杆刚进入磁场时，\(R\)上的电流大小；

\((2)\)整个过程中电阻\(R\)放出的热量；

\((3)\)磁场区域的宽度。

难度：难

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4．如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈\(abcd\)，线圈平面与磁场垂直\(.\)已知线圈的匝数\(N=100\)，边长\(ab=1.0m\)、\(bc=0.5m\)，电阻\(r=2Ω.\) 磁感应强度\(B\)在\(0～1s\)内从零均匀变化到\(0.2T.\) 在\(1～5s\)内从\(0.2T\)均匀变化到\(-0.2T\)，取垂直纸面向里为磁场的正方向\(.\)求：
\((1)0.5s\)时线圈内感应电动势的大小\(E\)和感应电流的方向；
\((2)\)在\(1～5s\)内通过线圈的电荷量\(q\)；
\((3)\)在\(0～5s\)内线圈产生的焦耳热\(Q\)．

难度：中等

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5．
如图所示，导轨是水平的，其间距\(L_{1}=0.5m\)，\(ab\)杆与左端的距离\(L_{2}=0.8m\)，由导轨与\(ab\)杆所构成的回路电阻为\(0.2Ω.\)方向垂直导轨平面向下的匀强磁场的磁感应强度\(B=1T\)，滑轮下挂一重物质量为\(0.04kg\)，\(ab\)杆与导轨的摩擦不计，现使磁场以\(\dfrac{{\triangle }B}{{\triangle }t}{=}0{.}2T{/}s\)的变化率均匀地增大，由磁场开始变化起计时，

求当时间\(t\)为多少时，重物刚好离开地面？\((g\)取\(10m/s^{2})\)

难度：难

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6．如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场\(.\)已知线圈的匝数\(n=100\)匝，总电阻\(r=1.0Ω\)，所围成矩形的面积\(S=0.040m^{2}\)，小灯泡的电阻\(R=9.0Ω\)，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为\(e=nB_{m}S \dfrac {2π}{T}\cos \) \( \dfrac {2π}{T}t\)，其中\(B_{m}\)为磁感应强度的最大值，\(T\)为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：
\((1)\)线圈中产生感应电动势的最大值；
\((2)\)小灯泡消耗的电功率；
\((3)\)在磁感应强度变化的\(0～ \dfrac {T}{4}\)时间内，通过小灯泡的电荷量．

难度：较难

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7． \(n=100\)匝的圆形线圈，处在如图所示的磁场内\((\)线圈右边的电路中没有磁场\()\)，磁场均匀增大，线圈磁通量的变化率\( \dfrac {\triangle φ}{\triangle t}=0.004\) \(Wb/s\)，线圈电阻\(r=1Ω\)，\(R=3Ω\)，求：
\((1)\)线圈产生的感应电动势大小．
\((2)R\)两端的电压和\(R\)中的电流方向．

难度：较易

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8．如图所示，\(A\)、\(B\)两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为\(10\)匝，半径\(r_{A}=2r_{B}\)，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小．
\((1)A\)、\(B\)线圈中产生的感应电动势之比\(E_{A}\)：\(E_{B}\)是多少？
\((2)\)两线圈中感应电流之比\(I_{A}\)：\(I_{B}\)是多少？

难度：较难

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9．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径\(r=0.10m\)、匝数\(n=20\)的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布\((\)其右视图如图乙所示\().\)在线圈所在位置磁感应强度\(B\)的大小均为\(B=0.20T\)，线圈的电阻为\(R_{1}=0.50Ω\)，它的引出线接有\(R_{2}=9.5Ω\)的小电珠\(L.\)外力推动线圈框架的\(P\)端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠\(.\)当线圈向右的位移\(x\)随时间\(t\)变化的规律如图丙所示时\((x\)取向右为正，忽略左右往复运动的转换时间\().\)求：

\((1)\)线圈运动时产生的感应电动势\(E\)的大小；
\((2)\)线圈运动时产生的感应电流\(I\)的大小，并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象，至少画出\(0～0.4s\)的图象\((\)在图甲中取电流由\(C\)向上通过电珠\(L\)到\(D\)为正\()\)；
\((3)\)每一次推动线圈运动过程中作用力\(F\)的大小；
\((4)\)该发电机的输出功率\(P\)．

难度：较易

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10．一线圈匝数为\(N\)、电阻为\(r\)，在线圈外接一阻值为\(2r\)的电阻\(R\)，如图甲所示\(.\)线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁通量\(Φ\)随时间\(t\)变化的规律如图乙所示\(.\)求\(0\)至\(t_{0}\)时间内：

\((1)\)线圈中产生的感应电动势大小；
\((2)\)通过\(R\)的感应电流大小和方向；
\((3)\)电阻\(R\)中感应电流产生的焦耳热．

难度：较易

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