知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．如图所示，在竖直方向上有四条间距均为\(L=0.5 m\)的水平虚线\(L_{1}\)、\(L_{2}\)、\(L_{3}\)、\(L_{4}\)，在\(L_{1}\)、\(L_{2}\)之间和\(L_{3}\)、\(L_{4}\)之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为\(1 T\)，方向垂直于纸面向里\(.\)现有一矩形线圈\(abcd\)，长度\(ad=3L\)，宽度\(cd=L\)，质量为\(0.1 kg\)，电阻为\(1 Ω\)，将其从图示位置由静止释放\((cd\)边与\(L_{1}\)重合\()\)，\(cd\)边经过磁场边界线\(L_{3}\)时恰好做匀速直线运动，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，\(cd\)边水平。\((g\)取\(10 m/s^{2})\)则：

\((1)cd\)边经过磁场边界线\(L\)\({\,\!}_{3}\)时通过线圈的电荷量是多少？
\((2)cd\)边经过磁场边界线\(L\)\({\,\!}_{3}\)时的速度大小是多少？
\((3)cd\)边经过磁场边界线\(L\)\({\,\!}_{2}\)和\(L\)\({\,\!}_{4}\)的时间间隔是多少？

\((4)\)线圈从开始运动到\(cd\)边经过磁场边界线\(L\)\({\,\!}_{4}\)过程，线圈产生的热量是多少？

难度：较难

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2．一个圆形线圈，共有\(n=10\)匝，其总电阻\(r=4.0 Ω\)，线圈与阻值\(R\)\({\,\!}_{0}\)\(=16 Ω\)的外电阻连成闭合回路，如图甲所示。线圈内部存在着一个边长\(l=0.20 m\)的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期\(T=1.0×10\)\({\,\!}^{-2}\)\(s\)，磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向。求：

\((1)t=\)\( \dfrac{1}{8}\)\(T\)时刻，电阻\(R\)\({\,\!}_{0}\)上的电流大小和方向；
\((2)0～\)\( \dfrac{T}{2}\)时间内，流过电阻\(R\)\({\,\!}_{0}\)的电量；
\((3)\)一个周期内电阻\(R\)\({\,\!}_{0}\)的发热量。

难度：难

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3．
随着科技进步，无线充电已悄然走入人们的生活\(.\)图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的充电线圈示意图，已知线圈匝数\(n=100\)，电阻\(r=1 Ω\)，面积\(S=1.5×10^{-3} m^{2}\)，外接电阻\(R=3 Ω.\)线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示\(.\)求：

\((1) t=0.01 s\)时线圈中的感应电动势\(E\)．

\((2) 0～0.02 s\)内通过电阻\(R\)的电荷量\(q\)．

\((3) 0～0.03 s\)内电阻\(R\)上产生的热量\(Q\)．

难度：中等

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4．目前磁卡已有广泛的应用，如图甲所示，当记录磁性信息的磁卡以速度\(v\)在刷卡器插槽里匀速运动时，穿过刷卡器内线圈的磁通量按\(Φ=Φ_{0}\sin kvt\)规律变化，刷卡器内置线圈等效电路如图乙所示，已知线圈的匝数为\(n\)，电阻为\(r\)，外接电路的等效电阻为\(R\)．

\((1)\)求线圈两端的电压\(U\)；
\((2)\)若磁卡在刷卡器中运动的有效距离为\(l\)，则刷卡一次线圈上产生的热量\(Q\)为多少？
\((3)\)在任意一段\(\triangle t=\dfrac{\pi }{2{kv}}\)的时间内，通过等效电阻\(R\)的电荷量的最大值\(q_{m}\)为多少？

难度：难

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5．
如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场\(.\)已知线圈的匝数\(n=100\)匝，电阻\(r=1.0Ω\)，所围成矩形的面积\(S=0.04m^{2}\)，小灯泡的电阻\(R=9.0Ω\)，磁场的磁感应强度随如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为\(e=nB_{m}S\dfrac{2\pi}{T}\cos \left( \dfrac{2\pi}{T}t \right)\)，其中\(B_{m}\)为磁感应强度的最大值，\(T\)为磁场变化的周期\(.\)不计灯丝电阻随温度的变化，求：
甲乙
\((1)\) 线圈中产生感应电动势的最大值．
\((2)\) 小灯泡消耗的电功率．
\((3)\) 在磁感强度变化的\(0～\dfrac{T}{4}\)的时间内，通过小灯泡的电荷量．

难度：中等

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6．
如图所示，间距为\(L\)的两根光滑\( \dfrac{1}{4}\)圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为\(r\)，电阻不计。在其上端连有阻值为\(R\)\({\,\!}_{0}\)的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为\(B\)。现有一根长度等于\(L\)、质量为\(m\)、电阻为\(R\)的金属棒从轨道的顶端\(PQ\)处由静止开始下滑，到达轨道底端\(MN\)时对轨道的压力为\(2mg(\)重力加速度为\(g)\)。求：

\((1)\)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；

\((2)\)金属棒下滑过程中通过电阻\(R\)\({\,\!}_{0}\)的电荷量。

难度：中等

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7．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长\(λ=0.50 μm\)的绿光照射阴极\(K\)，实验测得流过表的电流\(I\)与\(AK\)之间的电势差\(U_{AK}\)满足如图乙所示规律，取\(h=6.63×10^{-34}J·s\)。结合图像，求：\((\)结果保留两位有效数字\()\)

\((1)\)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极\(K\)时的最大动能。

\((2)\)该阴极材料的极限波长。

难度：较难

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8．
一个\(200\)匝、面积为\(20 cm^{2}\)的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成\(30^{\circ}\)角，若磁感应强度在\(0.05 s\)内由\(0.1 T\)增加到\(0.5 T\)，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少？

拓展：

题中若线圈电阻为\(0.4 Ω\)，则这段时间内通过线圈横截面的电量是多少？

难度：中等

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9．
电路中，每分钟有\(6×10^{20}\)个自由电子通过横截面，自由电子的电荷量\(e=1.6×{10}^{-19}C \)，那么电路中的电流是多少？

难度：难

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10．如图所示，在某种带有一价离子的水溶液中，正负离子在定向移动，方向如图\(.\)如果测得\(2s\)内，分别\(1.0×10^{18}\)个正离子和\(1.0×10^{18}\)个负离子通过溶液内部的横截面\(M\)，试问：溶液中电流的方向如何？电流多大？

难度：中等

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