知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．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

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2．如图所示，匝数为100匝、边长为0.2m的正方形线圈，在磁感应强度为2T的匀强磁场中，从中性面开始以10π rad/s的角速度绕OO′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2Ω，负载电阻R=6Ω，取π²=10，则：
（1）感应电动势的最大值；
（2）电流的有效值；
（3）开始转动
1
20
s内在R上产生的热量为多少？

难度：中等

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3．（2016•丽水校级模拟）如图所示，金属导轨MN、PQ相距L=0.1m，导轨平面与水平面的夹角为37°，导轨电阻不计，导轨足够长．ef上方的匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度B₁=5T，ef下方的匀强磁场平行导轨平面向下，磁感应强度B₂=0.8T，导体棒ab、cd垂直导轨放置．已知ab棒接入电路的电阻R₁=0.1Ω，质量m₁=0.01kg，cd棒接入电路的电阻R₂=0.4Ω，质量m₂=0.01kg；两导体棒都恰好静止在导轨上．给ab棒一个平行于导轨向上的恒力F，当ab棒达到稳定速度时，cd棒与导轨间恰好没有作用力，在此过程中，通过cd棒横截面的电量q=0.1C，（已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两导体棒与导轨始终接触良好，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s²，），求：
（1）cd棒与导轨间恰好没有作用力时，ab两端的电压U_ab；
（2）此过程中ab棒运动的位移大小；
（3）此过程中cd棒上产生的焦耳热．

难度：中等

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4．（2016春•滕州市期中）如图所示，匝数N=50匝的矩形线圈，线圈总电阻r=1Ω，其边长为ab=25cm，ad=20cm．外电路电阻R=9Ω，匀强磁场磁感应强度的大小B=0.4T．线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以角速度ω=50rad/s匀速转动．试求：
（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式．
（2）在时间t=1min内R上消耗的电能．

难度：中等

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5．（2016•商丘校级模拟）质量为m=0.1kg的矩形金属线框ABCD，用两根相同劲度系数k=12.5N/m的绝缘轻弹簧悬挂起来，如图所示．线框长L_AB=L_CD=20.0cm，宽L_AC=L_BD=5.0cm．其电阻R_AB=R_CD=4Ω，R_AC=R_BD=1Ω，用两根细软导线（细软导线不影响线框运动）从AC、BD的中点接入电路．电源电动势E=10.0V，内阻r=1.5Ω．开关闭合时，线框静止在磁感应强度大小为B=4.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．此时线框的CD边距磁场边界6.0cm．（取g=10m/s²）求：
（1）通过线框AB边的电流大小；
（2）断开开关后，线框最终又处于静止状态，求出此过程中产生的焦耳热（忽略空气阻力的影响）

难度：中等

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6．（2016春•金台区期中）如图所示，一匝数N=10匝，边长L=20cm的正方形线圈在磁感应强度B=
2
π
T的匀强磁场中绕OO轴匀速转动，已知角速度ω=100πrad/s，线圈电阻忽略不计，外电阻R=20Ω．试问：
（1）若从线圈位于图示位置开始计时，写出线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式．
（2）求从图示位置转过30⁰时线圈中的电动势．
（3）求线圈转过1s的时间内，电阻R上产生的热量．

难度：中等

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7．（2016春•宁夏校级期中）用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长1m，每边的电阻值为1Ω．把线框放在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，并使它绕轴O₁O₂以ω=100πrad/s的角速度旋转，旋转方向如图所示（沿O₂O₁由O₂向O₁看为顺时针方向）．已知O₁、O₂两点分别在ad和bc上，轴O₁O₂在线框平面内，并且垂直于B，O₁d=3O₁a，O₂c=3O₂b．
（1）当线框平面转至和B平行的瞬时（如图所示位置）线框内感应电流的大小是多少？方向如何？
（2）求线框由图所示位置旋转π的过程中产生的平均电动势的大小？
（3）线框旋转一周内产生的热量为多少？

难度：中等

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8．一个电源两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（　　）

A．用交流电压表测量电源两端的电压，其示数约为311V

B．电源接上一个10Ω电阻，最大电流是22A

C．电源接上一个10Ω电阻，在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是48.4J

D．将该电源通过匝数比为5：1的变压器给一灯泡供电，该灯泡能正常发光，则灯泡的额定电压为44

难度：中等

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9．（2016春•厦门校级期中）如图所示，匀强磁场B=0.50T，矩形线圈匝数N=50，边长L_bc=0.20m，L_ad=0.20m，以n=1800r/min的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计时．试求：
（1）交变电动势的表达式；
（2）若线圈总电阻为2Ω，线圈外接电阻R为8Ω，当线圈转过
π
2
时，通过导线截面的电量；
（3）保留上一问数据，求1s内电阻R上产生的焦耳热．

难度：中等

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10．

如图1所示，光滑的平行竖直金属导轨AB、CD相距L，在A、C之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、高度为5d的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合），现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始向上运动，导体棒离开磁场时恰好做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化情况如图2所示，下列判断正确的是（　　）

A．导体棒离开磁场时速度大小为

3mg(R+r)

B2L2

B．导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为

5BLd

C．离开磁场时导体棒两端电压为

2mgR

D．导体棒经过磁场的过程中，电阻R产生焦耳热为

9mgdRB4L4-2m3g2R(R+r)2

B4L4(R+r)

难度：中等

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