知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
平行金属导轨在水平面内固定，导轨间距\(L=0.5m\)，导轨右端接有电阻\(R_{L}=9Ω\)的小灯泡，导轨电阻不计，如图甲所示。在导轨的\(MNQP\)矩形区城内有竖直向上的匀强磁场，\(MN\)、\(PQ\)间距\(d=4m\)，此区城磁感应强度\(B\)随时间\(t\)的变化规律如图乙所示，垂直导轨跨接一电阻\(r=1Ω\)的金属楼\(GH\)，金属棒与导轨间的动摩擦因数\(μ=0.5.\)在\(t=0\)时刻，给金属棒施加一向右的恒力\(F(F\)未知\()\)，使金属棒从静止开始运动，\(t=2s\)时恰好到达\(MN\)处。在\(0～4s\)内小灯泡发光亮度始终设变化\((g\)取\(10m/s^{2})\)，求：
\((1)\)此段时间内流过灯泡的电流；
\((2)\)导体棒的质量；
\((3)0～4s\)内整个系统产生的热量。

难度：较易

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2．
如图所示，\(MN\)、\(PQ\)为足够长的平行导轨，间距\(L=0.5m.\)导轨平面与水平面间的夹角\(θ=37^{\circ}.NQ⊥MN\)，\(NQ\)间连接有一个\(R=3Ω\)的电阻\(.\)有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为\(B_{0}=1T.\)将一根质量为\(m=0.05kg\)的金属棒\(ab\)紧靠\(NQ\)放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻\(r=2Ω\)，其余部分电阻不计\(.\)现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与\(NQ\)平行\(.\)已知金属棒与导轨间的动摩擦因数\(μ=0.5\)，当金属棒滑行至\(cd\)处时速度大小开始保持不变，\(cd\) 距离\(NQ\)为\(s=2m.\)试解答以下问题：\((g=10m/s^{2},\sin 37^{\circ}=0.6,\cos 37^{\circ}=0.8)\)
\((1)\)金属棒达到稳定时的速度是多大；
\((2)\)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻\(R\)上产生的热量是多少；
\((3)\)从静止开始直到达到\(cd\)处的过程中，通过电阻\(R\)的电荷量\(q\)．

难度：较易

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3．

如图所示，磁场的方向垂直纸面向里，大小随时间的变化率\( \dfrac {\triangle B}{\triangle t}=k\)增加。用电阻率为\(ρ\)、横截面积为\(S\)的硬导线做成一边长为\(L\)的方框\(abcd.\)将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中，下列说法正确的是\((\)　　\()\)

A．线框中产生的感应电动势为\( \dfrac {1}{2}L^{2}k\)

B．线框中感应电流的大小为\( \dfrac {kLS}{4\rho }\)

C．线框产生的焦耳热的功率为\( \dfrac {k^{2}L^{2}S}{8\rho }\)

D．磁场对方框作用力的大小随时间的变化率为\( \dfrac {k^{2}L^{2}S}{8\rho }\)

难度：较易

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4．
如图所示，两根平行竖直金属导轨相距\(l=0.50m\)，导轨上端串接一个\(R=0.5Ω\)的电阻。在导轨间长\(d=0.56m\)的区域内，存在方向垂直导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度\(B=2.0T.\)质量\(m=0.4kg\)的金属棒\(CD\)水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆\(GH\)相连。\(CD\)棒的初始位置与磁场区域的下边界相距\(x=0.24m.\)现用恒力\(F=8.8N\)拉动\(GH\)杆，\(CD\)棒由静止开始运动上升过程中\(CD\)棒始终保持与导轨垂直且接触良好。重力加速度\(g=10m/s^{2}\)，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量。求：
\((1)CD\)棒进入磁场时速度\(v\)的大小；
\((2)CD\)棒进入磁场时所受的安培力\(F_{A}\)的大小；
\((3)\)在拉升\(CD\)棒的过程中，电阻产生的焦耳热\(Q\)。

难度：较易

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5．
如图所示，\(xOy\)平面为光滑水平面，现有一长为\(d\)宽为\(L\)的单匝线框\(MNPQ\)在外力\(F\)作用下，沿\(x\)轴正方向以速度\(v\)做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度\(B=B_{0}\cos \dfrac {π}{d}x(\)式中\(B_{0}\)为已知量\()\)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为\(R\)，\(t=0\)时刻\(MN\)边恰好在\(y\)轴处，求：
\((1)t=0\)时刻，通过线框\(MNPQ\)的电流大小与方向；
\((2)\)外力\(F\)与位移\(x\)的关系式；
\((3)\)经过\(t= \dfrac {d}{v}\)，线圈中产生的电热\(Q\)．

难度：较易

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6．
如图所示，两根半径为\(r\)的\( \dfrac {1}{4}\)圆弧轨道间距为\(L\)，其顶端\(a\)、\(b\)与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连有一阻值为\(R\)的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为\(B.\)将一根长度稍大于\(L\)、质量为\(m\)、电阻为\(R_{0}\)的金属棒从轨道顶端\(ab\)处由静止释放\(.\)已知当金属棒到达如图所示的\(cd\)位置\((\)金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为\(θ)\)时，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端\(ef\)时，对轨道的压力为\(1.5mg.\)求：
\((1)\)当金属棒的速度最大时，流经电阻\(R\)的电流大小和方向；
\((2)\)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻\(R\)的电量；
\((3)\)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻\(R\)上产生的热量．

难度：中等

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7．
如图所示，两根相距为\(d\)，摩擦因数为\(μ\)的粗糙平行金属导轨放在倾角为\(θ\)的斜面上，金属导轨上端连有阻值为\(R\)的电阻，在平行于斜面的矩形区域\(mnop(mp\)长为\(l\)，且平行金属导轨，不考虑磁场的边界效应\()\)存在一个垂直斜面向上的匀强磁场\(B\)，一根电阻为\(r\)，质量为\(m\)的金属棒\(EF\)自磁场上边界虚线\(mn\)处由静止释放，经过\(t\)时间离开磁场区域。求：
\((1)t\)时间内通过电阻\(R\)的电量\(q\)。
\((2)t\)时间内电阻\(R\)产生的焦耳热\(Q\)；
\((3)\)沿着导轨向下平行移动磁场区域，从原位置释放金属棒，当它恰好能匀速通过磁场时，磁场的移动距离\(s\)和金属棒通过磁场的时间\(t{{'}}\)分别是多少？

难度：中等

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8．

在一小型交流发电机中，矩形金属线圈\(abdc\)的面积为\(S\)，匝数为\(n\)，线圈总电阻为\(r\)，在磁感应强度为\(B\)的匀强磁场中绕\(OO′\)轴以角速度\(ω\)匀速转动\((\)如图甲所示\()\)，产生的感应电动势\(e\)随时间\(t\)的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为\(R\)的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是\((\)　　\()\)

A．从\(t_{1}\)到\(t_{3}\)这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零

B．从\(t_{4}\)到\(t_{3}\)这段时间通过电阻\(R\)的电荷量为\( \dfrac {E_{0}}{(R+r)\omega }\)

C．\(t_{4}\)时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为\(E_{0}\)

D．\(t_{2}\)时刻电阻\(R\)的发热功率为\( \dfrac {R E_{ 0 }^{ 2 }}{2(R+r)^{2}}\)

难度：易

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9．
如图甲所示，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下\(.\)在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，\(ab\)边长为\(l=0.2m\)，线框质量\(m=0.1kg\)、电阻\(R=0.1Ω\)，在水平向右的外力\(F\)作用下，以初速度\(v_{0}=1m/s\)匀加速进入磁场，外力\(F\)大小随时间\(t\)变化的图线如图乙所示\(.\)以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：

\((1)\)匀强磁场的磁感应强度\(B\)
\((2)\)线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量\(q\)；
\((3)\)若线框进入磁场过程中\(F\)做功为\(W_{F}=0.27J\)，求在此过程中线框产生的焦耳热\(Q\)．

难度：中等

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10．
如图所示，粗糙斜面的倾角\(θ=37^{\circ}\)，半径\(r=0.5m\)的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数\(n=10\)匝的刚性正方形线框\(abcd\)，通过松弛的柔软导线与一个额定功率\(P=1.25W\)的小灯泡\(A\)相连，圆形磁场的一条直径恰好与线框\(bc\)边重合。已知线框总质量\(m=2kg\)，总电阻\(R_{0}=1.25Ω\)，边长\(L > 2r\)，与斜面间的动摩擦因数\(μ=0.5.\)从\(t=0\)时起，磁场的磁感应强度按\(B=2- \dfrac {2}{\pi }t(T)\)的规律变化。开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，\((g\)取\(10m/s^{2}\)，\(\sin 37^{\circ}=0.6\)，\(\cos 37^{\circ}=0.8.π=3.2)\)求：
\((1)\)线框不动时，回路中的感应电动势\(E\)；
\((2)\)小灯泡正常发光时的电阻\(R\)；
\((3)\)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量\(Q\)。

难度：难

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