知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图甲，间距\(L=1.0m\)的平行长直导轨\(MN\)、\(PQ\)水平放置，两导轨左端\(MP\)之间接有一阻值为\(R=0.1Ω\)的定值电阻，导轨电阻忽略不计\(.\)一导体棒\(ab\)垂直于导轨放在距离导轨左端\(d=1.0m\)，其质量\(m=0.1kg\)，接入电路的电阻为\(r=0.1Ω\)，导体棒与导轨间的动摩擦因数\(μ=0.1\)，整个装置处在范围足够大的竖直方向的匀强磁场中\(.\)选竖直向下为正方向，从\(t=0\)时刻开始，磁感应强度\(B\)随时间\(t\)的变化关系如图乙所示，导体棒\(ab\)一直处于静止状态\(.\)不计感应电流磁场的影响，当\(t=3s\)时，突然使\(ab\)棒获得向右的速度\(v_{0}=10m/s\)，同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力\(F\)，保持\(ab\)棒具有大小恒为\(a=5m/s^{2}\)方向向左的加速度，取\(g=10m/s^{2}\)．

\((1)\)求前\(3s\)内电路中感应电流的大小和方向．

\((2)\)求\(ab\)棒向右运动且位移\(x_{1}=6.4m\)时的外力\(F\)．

\((3)\)从\(t=0\)时刻开始，当通过电阻\(R\)的电量\(q=5.7C\)时，\(ab\)棒正在向右运动，此时撤去外力\(F\)，且磁场的磁感应强度大小也开始变化\((\)图乙中未画出\()\)，\(ab\)棒又运动了\(x_{2}=3m\)后停止\(.\)求撤去外力\(F\)后电阻\(R\)上产生的热量\(Q\)．

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2．
电阻可忽略的光滑平行金属导轨长\(S=1.3m\)，两导轨间距\(L= \dfrac {3}{4}m\)，导轨倾角为\(30^{\circ}\)，导轨上端\(ab\)接一阻值\(R=1.5Ω\)的电阻，磁感应强度\(B=0.8T\)的匀强磁场垂直轨道平面向上\(.\)阻值\(r=0.5Ω\)，质量\(m=0.2kg\)的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端\(ab\)处由静止开始下滑，滑到斜面低端的速度为\(v=3m/s\)，取\(g=10m/s^{2}\)，求：
\((1)\)金属棒下滑到斜面低端时的加速度．
\((2)\)金属棒下滑到斜面低端的过程中电阻\(R\)上产生的焦耳热．

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3．
如图所示，两根金属导体棒\(a\)和\(b\)的长度均为\(L\)，电阻均为\(R\)，质量分布均匀且大小分别为\(3m\)和\(m.\)现用两根等长的、质量和电阻均忽略不计且不可伸长的柔软导线将它们组成闭合回路，并悬跨在光滑绝缘的水平圆棒两侧。其中导体棒\(b\)处在宽度为\(H\)的垂直纸面向里、磁感应强度大小为\(B\)的匀强磁场中，导体棒\(a\)位于磁场的正上方。现将导体棒\(b\)从磁场的下边界由静止释放，若磁场宽度\(H\)足够大，导体棒\(b\)穿过磁场的过程中，导体棒\(a\)未能进入磁场，整个运动过程中导体棒\(a\)、\(b\)始终处于水平状态，重力加速度为\(g.\)求：
\((1)\)导体棒\(b\)在磁场中运动时获得的最大速度\(v\)；
\((2)\)若导体棒\(b\)获得最大速度\(v\)时，恰好到达磁场的上边界，则\(b\)棒从释放到穿出磁场所需要的时间\(t\)；
\((3)\)在\((2)\)问过程中产生的热量\(Q\)。

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4．如图所示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，质量M=2kg的cd绝缘杆垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场．现有质量m=1kg的ab金属杆以初速度v₀=12m/s水平向右与cd绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd绝缘杆则恰好能通过半圆导轨最高点，不计其它电阻和摩擦，ab金属杆始终与导轨垂直且接触良好，取g=10m/s²，求：
（1）cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v；
（2）电阻R产生的焦耳热Q．

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5．一根电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若5s内通过电阻丝的电荷量为10C，电阻丝产生的热量为100J，求：
（1）通过电阻丝的电流；
（2）电阻丝的热功率．

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6．某导体的电阻是5欧，当8安的电流通过时，3分钟产生的热量是多少焦？

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7．如图所示，两光滑金属导轨，间距d=0.2m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B=0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R=3Ω，桌面高H=0.8m，金属杆ab质量m=0.2kg、电阻r=1Ω，在导轨上距桌面h=0.2m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s=0.4m，g=10m/s²，求：
（1）金属杆刚进入磁场时，杆中的电流大小和方向；
（2）整个过程中R上放出的热量．

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8．如图所示，线圈焊接车间的传送带不停地传送边长为L，质量为4kg，电阻为5Ω的正方形单匝金属线圈，线圈与传送带之间的滑动摩擦系数μ=
3
2
．传送带总长8L，与水平面的夹角为θ=30°，始终以恒定速度2m/s匀速运动．在传送带的左端虚线位置将线圈无初速地放到传送带上，经过一段时间，线圈达到与传送带相同的速度，线圈运动到传送带右端掉入材料筐中（图中材料筐未画出）．已知当一个线圈刚好开始匀速运动时，下一个线圈恰好放到传送带上．线圈匀速运动时，相邻两个线圈的间隔为L．线圈运动到传送带中点开始以速度2m/s 通过一固定的匀强磁场，磁感应强度为5T、磁场方向垂直传送带向上，匀强磁场区域宽度与传送带相同，沿传送带运动方向的长度为3L．重力加速度g=10m/s²．求：

（1）正方形线圈的边长L；
（2）每个线圈通过磁场区域产生的热量Q；
（3）在一个线圈通过磁场的过程，电动机对传送带做功的功率P．

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9．一辆电动车，蓄电池充满后可向电动机提供E₀=4.5×10⁶J的能量，已知车辆总质量M=150kg，行驶时所需克服的阻力F_阻是车辆总重力的0.05倍．
(1)若这辆车的电动机的效率η=80%，则这辆车充一次电能行驶的最大距离是多少？(g取10m/s²)
(2)若电动车蓄电池的电动势E₁=24V，工作时的电流强度I=20A，设电动车电路中总电阻为R，蓄电池工作时有20%的能量在R上转化为内能．求R的大小．

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10．如图a所示，直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于纸面向里，磁感应强度沿y轴方向没有变化，与x轴的关系如图b所示，图象是反比例函数；顶角θ=45°的光滑金属长导轨MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON向右滑动，导体棒在滑动过程中始终与导轨良好接触．已知t=0时，导体棒位于顶点O处，导体棒的质量为m=2kg，导体棒的电阻为1Ω/m，其余电阻不计．回路电动势E与时间t的关系如图c所示，图线是过原点的直线．求：
（1）t=2s时流过导体棒的电流I₂的大小；
（2）导体棒滑动过程中水平外力F（单位：N）与横坐标x（单位：m）的关系式；
（3）0-2s时间内回路中产生的电热．

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