知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．做磁共振\((MRI)\)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流\(.\)某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径 \(r\)\(=5.0 cm\)，线圈导线的截面积 \(A\)\(=0.80 cm^{2}\)，电阻率 \(ρ\)\(=1.5 Ω·m.\)如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度 \(B\)在\(0.3 s\)内从\(1.5 T\)均匀地减为零，求：\((\)计算结果保留一位有效数字\()\)

\((1)\)该圈肌肉组织的电阻 \(R\)；
\((2)\)该圈肌肉组织中的感应电动势 \(E\)；
\((3)0.3 s\)内该圈肌肉组织中产生的热量 \(Q\)．

难度：较难

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2．
某发电站的输出功率为\(1×10^{4} kW\)，输出电压为\(4 kV\)，通过理想变压器升压后向\(80 km\)远处供电\(.\)已知输电导线的电阻率为\(ρ=2.4×10^{-8}Ω·m\)，导线横截面积为\(S=1.5×10^{-4} m^{2}\)，输电线路损失的功率为变压器输出功率的\(4\%\)，求：

\(a)\) 升压变压器的输出电压；

\(b)\) 输电线路上的电压损失．

难度：中等

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3．
用密度为\(d\)、电阻率为\(\rho \)、横截面积为\(A\)的薄金属条制成边长为\(L\)的闭合正方形框\(ab{b}{{'}}{a}{{'}}\)，如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。

设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的\(a{a}{{'}}\)边和\(b{b}{{'}}\)边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为\(B\)。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平\((\)不计空气阻力\()\)。

\((1)\)求方框的电阻\(R\)；

\((2)\)求方框下落的最大速度\({{v}_{m}}(\)设磁场区域在竖直方向足够长\()\)；

\((3)\)已知方框下落时间为\(t\)时，下落高度为\(h\)，其速度为\({{v}_{1}}({{v}_{1}} < {{v}_{m}})\)。若在同一时间\(t\)内，方框内产生的热与一恒定电流\({{I}_{0}}\)在该框内产生的热相同，求恒定电流\({{I}_{0}}\)的表达式。

难度：较难

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4． \((15\)分\()\)动圈式话筒是一种结构简单、使用方便的传声器，它的结构如图所示\(.\)主要由振动膜片、音圈、永磁铁和升压变压器等组成\(.\)它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音颤动，从而带动连在一起的音圈在磁场中作垂直切割磁感线的运动，线圈两端就会产生感应电动势，从而完成声电转换\(.\)若圆环形音圈的匝数为 \(N\)，半径为 \(r\)，音圈所用导线的横截面积为 \(S\)，电阻率为 \(ρ\)，其振动时所在区域的磁感应强度为 \(B\)．

\((1)\)求音圈的电阻；

\((2)\)若某时刻音圈的切割速率为\(v\)，求此时音圈中产生的电动势；

\((3)\)若音圈的切割速度按\(v\)\(=\)\(v\)\({\,\!}_{0}\sin \)\(ωt\)变化，话筒工作时和音圈相连的后续电路可等效成电阻为\(R\)的负载，求音圈输出的电功率．

难度：难

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5．
如图所示，\(PQMN\)与\(CDEF\)为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为\(L\)。\(PQ\)、\(MN\)、\(CD\)、\(EF\)为相同的弧形导轨；\(QM\)、\(DE\)为足够长的水平导轨。导轨的水平部分\(QM\)和\(DE\)处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为\(B\)。\(a\)、\(b\)为材料相同、长都为\(L\)的导体棒，跨接在导轨上。已知\(a\)棒的质量为\(m\)、电阻为\(R\)，\(a\)棒的横截面是\(b\)的\(3\)倍。金属棒\(a\)和\(b\)都从距水平面高度为\(h\)的弧形导轨上由静止释放，分别通过\(DQ\)、\(EM\)同时进入匀强磁场中，\(a\)、\(b\)棒在水平导轨上运动时不会相碰。若金属棒\(a\)、\(b\)与导轨接触良好，且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦。求：

\((1)\)金属棒\(a\)、\(b\)刚进入磁场时，回路中感应电流的大小和方向；

\((2)\)通过分析计算说明，从金属棒\(a\)、\(b\)进入磁场至某金属第一次离开磁场的过程中，电路中产生的焦耳热。

难度：难

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6．一圈粗细均匀的导线长\(1200m\)，在两端点\(A\)、\(B\)间加上恒定电压时，测得通过导线的电流\(0.5A.\)如剪去\(BC\)段，在\(A\)、\(C\)两端加同样电压时，通过导线的电流变为\(0.6A\)，则剪去的\(BC\)段多长？

难度：难

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7．如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电流之比为____________；感应电动势之比为__________；若磁场只布满圆环，则感应电动势之比为________。

难度：中等

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8．
【加试题】输送\(4.0×10^{6}W\)的电能，若发电机输出电压为\(2000V\)，选用变压器升压后应用截面积为\(4.25cm^{2}\)的铜导线\((\)铜的电阻率\(ρ=1.7×10^{-8}Ω·m)\)，把电能送到\(400km\)远处，线路损失的功率为\(5.0×10^{5}W.\)

\((1\)\()\)应选用匝数比为多少的升压变压器？

\((2)\)在用电区使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大？

难度：较难

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9．
神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是有多层\((\)几十到几百层不等\()\)类脂物质--髓脂累积而成的，髓脂具有很大的电阻，已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有\(2μm\)左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达\(1.6×10^{5}Ω.\)
\((1)\)若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率．
\((2)\)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为\(32πcm^{3}\)，当在其两底面上加\(1000V\)的电压时，通过该圆柱体的电流为\(10πμA\)，求该圆柱体的半径和高分别是多少？

难度：中等

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10．

经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同\(.\)由于恒定电场的作用，导体内自由电子定向移动的速率增加，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化\(.\)金属电阻反映的是定向运动的自由电子与不动的粒子的碰撞\(.\)假设碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计．
某种金属中单位体积内的自由电子数量为\(n\)，自由电子的质量为\(m\)，带电量为\(e.\) 现取由该种金属制成的长为\(L\)，横截面积为\(S\)的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压\(U\)，自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为\(t_{0}.\)如图所示．

\((1)\)求金属导体中自由电子定向运动受到的电场力大小；

\((2)\)求金属导体中的电流\(I\)；

\((3)\)电阻的定义式为\(R=\dfrac{U}{I}\)，电阻定律\(R=\rho \dfrac{L}{S}\)是由实验得出的\(.\)事实上，不同途径认识的物理量之间存在着深刻的本质联系，请从电阻的定义式出发，推导金属导体的电阻定律，并分析影响电阻率\(ρ\)的因素．

难度：较难

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