知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016春•福州期中）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好能到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压U_ab；
（2）磁场的宽度d；
（3）整个过程中产生的总热量Q．

难度：中等

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2．某同学自制了一个电炉，已知该电炉工作时的电阻时55Ω，工作时通过电炉的电流是4A，求：
①加在该电炉两端的电压是多少？
②该电炉工作时，10s内发的热是多少？

难度：较难

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3．如图甲所示，一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω，金属框放在表面绝缘的斜面AA′B′B的顶端（金属框上边与AA′重合），自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与BB′重合），设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为x，那么v²-x图象如图乙所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，金属框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，斜面倾角θ=53°取g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6．求：
（1）金属框下滑加速度a和进入磁场的速度v₁；
（2）金属框经过磁场时受到的安培力F_A大小和产生的电热Q；
（3）匀强磁场的磁感应强度大小B．

难度：中等

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4．如图（a）所示，横截面积为S、匝数为n的线圈M中产生随时间均匀变化的磁场B₁，B₁随时间变化规律如图（b）所示．已知线圈的电阻为r，两端接在水平导轨PQ上，水平导轨离水平面高度为h，电阻不计，宽度为L．在水平导轨的右端放置一质量为m、电阻为R的金属棒ab，现在水平导轨区域右侧有一竖直向上的匀强磁场，方向竖直向上，磁感应强度为B₂，ab棒处于此匀强磁场中．

（1）若ab棒用其他外力使之静止不动，在t=0前闭合K，则在3t₀时间内通过ab棒的电量为多大？在ab棒上产生的热量为多大？
（2）若ab棒可以自由滑动，开始K断开，在t=t₀时闭合K（K闭合时间相对t₀较小），则ab水平抛出，从抛出到落地水平射程为x．试求闭合K过程中通过ab棒的电量．

难度：中等

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5．（2016•泉州模拟）如图所示，质量为m、电阻为R的单匝矩形线框置于光滑水平面上，线框边长ab=L、ad=2L．虚线MN过ad、bc边中点．一根能承受最大拉力F₀的细线沿水平方向拴住ab边中点O．从某时刻起，在MN右侧加一方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小按B=kt的规律均匀变化．一段时间后，细线被拉断，线框向左运动，ab边穿出磁场时的速度为v．求：
（1）细线断裂前线框中的电功率P；
（2）细线断裂后瞬间线框的加速度大小a及线框离开磁场的过程中安培力所做的功W；
（3）线框穿出磁场过程中通过导线截面的电量q．

难度：较易

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6．如图1所示，四条水平虚线等间距的分布在同一竖直面上，间距均为h．在Ⅰ、Ⅱ两区间分布着完全相同，方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度的大小按图2B-t图变化．现有一个长方形金属线框ABCD，质量为m，电阻为R，AB=CD=L，AD=BC=2h．用一轻质的细线把线框ABCD竖直悬挂，AB边与M₂N₂重合（仍位于磁场中）．t₀（未知）时刻磁感应强度为B₀（已知），且此时刻细线恰好松弛．之后剪断细线，当CD边到达磁场Ⅱ区的中间位置时线框恰好匀速运动．空气阻力不计，重力加速度为g．

（1）求t₀的值；
（2）求线框AB边到达M₄N₄时的速率v；
（3）从剪断细线到整个线框通过两个磁场区域的过程中产生的热量．

难度：较难

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7．通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为
I
2
，则在时间t内产生的热量为多少？热功率为多少？

难度：较易

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8．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小为B=0.5T，在区域Ⅰ中，将质量m₁=0.1kg，电阻R₁=0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑，然后，在区域Ⅱ中将质量m₂=0.4kg，电阻R₂=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s²，问
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab将要向上滑动时，cd的速度v多大；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x=3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．

难度：较难

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9．在如图所示的电路中，R₁=2Ω，R₂=4Ω，电压表示数为4V．求：
（1）电阻R₂上每分钟放出的热量；
（2）电路上每分钟消耗的电能．

难度：中等

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10．单匝正方形线圈abcd的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈边长为L，电阻为R，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈轴线OO′与磁场边界重合．
（1）若线圈ab边受到向左的力，以速度v匀速向左运动，从初始位置一直到线框全部进入磁场的过程中，外力所做的功为多少？
（1）若线圈以角速度ω绕轴线OO′匀速转动（ab边向纸外，cd边向纸内），在线圈转动一周的时间内，线圈上产生的焦耳热为多少？
（2）若线圈以角速度ω绕轴线OO′匀速转动（ab边向纸外，cd边向纸内），在线圈转动一周的时间内，请通过计算写出cd两端电势差U_cd随时间的表达式并作出Ucd随时间的表达式并作出U_cd随时间变化的示意图．

难度：中等

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