知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．图示为探究通电导线在磁场中受力因素的实验示意图，三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒通过等长的轻而柔软的细导线1、2、3、4，悬挂于固定的水平轴上（未在图中画出），导体棒所在位置附近可认为有方向竖直向的匀强磁场，导线1、4通过开关S与内阻不计、电动势E=2V的电源相连．已知导体棒质量m=60g，等效电阻R=1Ω，有效长度l=20cm，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧向右摆动，摆到最大高度时（仍在磁场中），细线与竖直方向的夹角θ=37°，已知细导线电阻不计，g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）判断开关闭合后导体棒中电流的方向；
（2）求出匀强磁场的磁感应强度的大小．

难度：较难

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2．如图所示，闭合电路的一部分导体在匀强磁场中运动，电路中产生了感应电流，图中已标出感应电流I的方向、运动速度v的方向及磁感强度B的方向这三个物理量中两个物理量方向，试在图中标出第三个物理量的方向．

难度：较难

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3．竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m，板长L₀=5m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路．足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B．电阻为r=1Ω的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好．已知滑动变阻器的总阻值为R=4Ω，滑片P的位置位于变阻器的中点．有一个质量为m=1.0×10^-8kg、电荷量为q=+2.0×10^-5C的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区．不计粒子重力．
（1）若金属棒ab静止，求粒子初速度v₀多大时，可以垂直打在金属板上？
（2）当金属棒ab以速度v匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v₀射入，且从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v的大小和方向．
（3）若将极板M、N间的磁场撤掉，其他条件不变，仍让粒子以相同初速度v₀射入，要使粒子能打在极板上，则金属棒ab匀速运动的速度v至少多大？

难度：较难

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4．磁流体动力发电机的原理如图所示，一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管，其宽度为l，高度为h，管内充满电阻率为ρ的某种导电流体（如水银）．矩形塑料管的两端接有涡轮机，由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v₀．管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N．实际流体的运动非常复杂，为简化起见作如下假设：①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同；②流体不可压缩；③当N、N之间有电流通过时，电流只从M、N之间正对的区域内通过．
（1）若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，则当流体以稳定的速度v₀流过时，两铜板M、N之间将产生电势差．求此电势差的大小，并判断M、N两板哪个电势较高；
（2）用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接（设电流只分布在M、N之间的长方体内），由于此时磁场对流体有力的作用，使流体的稳定速度变为v（v＜v₀），求磁场对流体的作用力；
（3）为使速度增加到原来的值v₀，涡轮机提供动力的功率必须增加，假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比，试导出新增加功率的表达式．

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5．图中a₁b₁c₁d₁和a₂b₂c₂d₂为在同一竖直面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在的平面（纸面）向里．导轨的a₁b₁段与a₂b₂段是竖直的，距离为l₁；c₁d₁段与c₂d₂段也是竖直的，距离为l₂．x₁y₁与x₂y₂为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m₁和m₂，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触．两杆与导轨构成的回路的总电阻为R．F为作用于金属杆x₁y₁上的竖直向上的恒力．已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率．

难度：较难

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