知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016春•邵阳县校级月考）在如图所示的电路中，电阻R=12Ω，L为标有“4V 0.25A”的小灯泡，电源内阻r=2Ω，闭合开关S后小灯泡刚好正常发光，求：
①小灯泡的功率P；
②电阻R两端的电压U；
③电源的电动势E．

难度：中等

解析收藏试题篮
2．（2016春•雅安校级月考）一矩形线圈，面积是0.05m²，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为B=
1
π
T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式．
（2）线圈从开始计时转过90°的过程中，电阻R上产生的热量．
（3）线圈从开始计时转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量．

难度：中等

解析收藏试题篮
3．图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L₁，bc长度为L₂，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈）
（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e₁的表达式；
（2）若线圈电阻为r，求从中性面开始的
T
4
内通过电阻的电量q的大小；（其它电阻均不计）
（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热Q．（其它电阻均不计）

难度：中等

解析收藏试题篮
4．在如图甲所示的半径为r的竖直圆柱形区域内，存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt（k＞0且为常量）．
（1）将一由细导线构成的半径为r、电阻为R₀的导体圆环水平固定在上述磁场中，并使圆环中心与磁场区域的中心重合．求在T时间内导体圆环产生的焦耳热．

（2）上述导体圆环之所以会产生电流是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场，该涡旋电场趋使导体内的自由电荷定向移动，形成电流．如图乙所示，变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重合．在半径为r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等，并且可以用E_涡=
ɛ
2πr
计算，其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势．如图丙所示，在磁场区域的水平面内固定一个内壁光滑的绝缘环形真空细管道，其内环半径为r，管道中心与磁场区域的中心重合．由于细管道半径远远小于r，因此细管道内各处电场强度大小可视为相等的．某时刻，将管道内电荷量为q的带正电小球由静止释放（小球的直径略小于真空细管道的直径），小球受到切向的涡旋电场力的作用而运动，该力将改变小球速度的大小．该涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同．假设小球在运动过程中其电荷量保持不变，忽略小球受到的重力、小球运动时激发的磁场以及相对论效应．
①若小球由静止经过一段时间加速，获得动能E_m，求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数；
②若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场，小球开始运动后经过时间t₀，小球与环形真空细管道之间恰好没有作用力，求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小．

难度：中等

解析收藏试题篮
5．（2015春•海淀区期中）某一金属细导线的横截面积为S、电阻率为ρ，将此细导线弯曲成半径为r的导体圆环，细导线的直径远远小于圆环的半径r．将此导体圆环水平地固定，在导体圆环的内部存在竖直向上的匀强磁场，如图甲所示，磁感应强度的大小随时间的变化关系为B=kt（k＞0且为常量）．该变化的磁场会产生涡旋电场，该涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重合，如图乙所示．该涡旋电场会趋使上述金属圆环内的自由电子定向移动，形成电流．在半径为r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小E_涡处处相等，并且可以用E_涡=
ε
2πr
计算，其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势．涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同．
经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞．假设电子与金属离子碰撞后其定向运动的速度立刻减为零，之后再次被涡旋电场加速，再次碰撞减速为零，…，依此类推；所有电子与金属离子碰撞的时间间隔都为τ，电子的质量为m、电荷量为-e．忽略电子运动产生的磁场、电子减速过程中的电磁辐射以及电子热运动的影响，不考虑相对论效应．
（1）根据焦耳定律求在τ时间内导体圆环内产生的焦耳热的大小；
（2）求单个电子在与金属离子碰撞过程中损失的动能；
（3）设金属细导线单位体积内的自由电子数为n，在题干中的情景和模型的基础上推导金属细导线的电阻率ρ的表达式（结果用n、e、τ、m表示）．

难度：中等

解析收藏试题篮
6．（2015秋•南阳校级期末）如图甲所示，水平面上固定一个间距L=1m的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，导轨一端接阻值R=9Ω的电阻．导轨上有质量m=1kg、电阻r=1Ω、长度也为1m的导体棒，在外力的作用下从t=0开始沿平行导轨方向运动，其速度随时间的变化规律是v=2
t
，不计导轨电阻．求：
（1）t=4s时导体棒受到的安培力的大小；
（2）请在如图乙所示的坐标系中画出电流平方与时间的关系（I²-t）图象．

难度：中等

解析收藏试题篮
7．（2015秋•长沙校级月考）海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中斜线阴影部分），如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B=0.2T，线圈直径D=0.4m，电阻r=1Ω．取重力加速度g=10m/s²，π²≈10．若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4πsin （πt） m/s．求：
（1）波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式；
（2）灯泡两端电压的有效值和灯泡的电功率．

难度：中等

解析收藏试题篮
8．含R，L的线圈与电容C串联，已知线圈电压U_RL=50V，电容电压U_C=30V，总电压与电流同相，试问：总电压是多少？

难度：中等

解析收藏试题篮
9．如图甲所示的螺线管，匝数n=1500匝，横截面积S=20cm²．方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁惑应强度按图乙所示规律变化．
（1）2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
（2）磁通量的平均变化率多大？
（3）线圈中感应电动势大小为多少？

难度：中等

解析收藏试题篮
10．把一均匀导线围成半径为a的圆环，圆环内充有磁感应强度B=kt的均匀增加的磁场，若在圆环下方水平放置长为a的直导线ab，如图所示，求直导线ab上流过的电流．设圆环和直导线单位长度的电阻为r₀．

难度：较易

解析收藏试题篮

0/40

进入组卷