知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图所示，两根足够长平行金属导轨\(MN\)、\(PQ\)固定在倾角\(θ=37^{\circ}\)的绝缘斜面上，顶部接有一阻值\(R=3Ω\)的定值电阻，下端开口，轨道间距\(L=lm.\)整个装置处于磁感应强度\(B=2T\)的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量\(m=lkg\)的金属棒\(ab\)置于导轨上，\(ab\)在导轨之间的电阻\(r=1Ω\)，电路中其余电阻不计。金属棒\(ab\)由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨且与导轨接触良好。已知金属棒\(ab\)与导轨间动摩擦因数\(μ=0.5\)，不计空气阻力，\(\sin 37^{\circ}=0.6\)，\(\cos 37^{\circ}=0.8\)，取\(g=10m/s^{2}.\)求：
\((1)\)金属棒\(ab\)沿导轨向下运动的最大速度\(v_{m}\)；
\((2)\)金属棒\(ab\)达到最大速度后，电阻\(R\)上再产生\(Q_{R}=1.5J\)的内能的过程中，\(ab\)杆下滑的距离\(x\)。

难度：较易

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2．

某同学在实验室里做如下实验，光滑竖直金属导轨\((\)电阻不计\()\)上端接有电阻\(R\)，下端开口，所在区域有垂直纸面向里的匀强磁场，一个矩形导体框\((\)电阻不计\()\)和光滑金属导轨在整个运动中始终保持良好接触，矩形导体框的宽度大于两个导轨的间距，一弹簧下端固定在水平面上，弹簧涂有绝缘漆，弹簧和导体框接触时，二者处于绝缘状态，且导体框与弹簧接触过程无机械能的损失。现将导体框在距离弹簧上端\(H\)处由静止释放，导体框下落，接触到弹簧后一起向下运动然后反弹，直至导体框静止。导体框的质量为\(m\)，重力加速度为\(g\)，则下列说法正确的是\((\)　　\()\)

A．导体框接触到弹簧后，可能立即做减速运动

B．在接触弹簧前导体框下落的加速度为\(g\)

C．只改变下落的初始高度\(H\)，导体框的最大速度可能不变

D．只改变\(R\)的阻值，在导体框运动过程中系统产生的焦耳热会改变

难度：较易

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3．
一根质量为\(m=0.04kg\)，电阻\(R=0.5Ω\)的导线绕成一个匝数为\(n=10\)匝，高为\(h=0.05m\)的矩形线圈，将线圈固定在一个质量为\(M=0.06kg\)，长度与线圈等长的小车上，如图甲所示。线圈和小车一起沿光滑水平面并以初速度\(v_{1}=2m/s\)进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度\(B=1.0T\)，运动过程中线圈平面和磁场方向始终垂直。小车的水平长度\(l=10cm\)，磁场的宽度\(d=20cm\)。

\((1)\)求小车刚进入磁场时线圈中的电流方向和线圈所受安培力的大小
\((2)\)求小车由位置\(2\)运动到位置\(3\)的过程中，线圈产生的热量\(Q\)
\((3)\)在图乙中画出小车从刚进磁场位置\(1\)运动到位置\(3\)的过程中速度\(v\)随小车的位移\(x\)变化的图象

难度：较易

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4．
如图所示，\(M_{1}N_{1}\)、\(M_{2}N_{2}\)是两根处于同一水平面内的平行导轨，导轨间距离是\(d=0.5m\)，导轨左端接有定值电阻\(R=2Ω\)，质量为\(m=0.1kg\)的滑块垂直于导轨，可在导轨上左右滑动并与导轨有良好的接触，滑动过程中滑块与导轨间的摩擦力恒为\(f=1N\)，滑块用绝缘细线与质量为\(M=0.2kg\)的重物连接，细线跨过光滑的定滑轮，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度是\(B=2T\)，将滑块由静止释放。设导轨足够长，磁场足够大，\(M\)未落地，且不计导轨和滑块的电阻。\(g=10m/s^{2}\)，求：
\((1)\)滑块能获得的最大动能
\((2)\)滑块的加速度为\(a=2m/s^{2}\)时的速度
\((3)\)由于滑块做切割磁感线运动，对滑块中的自由电荷产生一个作用力，从而产生电动势，设滑块从开始运动到获得最大速度的过程中，滑块移动的距离是\(x=1m\)，求此过程中此作用力对自由电荷做的功。

难度：较易

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5．
如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构俯视图，缓冲车厢的底部安装电磁铁\((\)图中未画出\()\)，能产生竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为\(B\)，车厢上有两个光滑水平绝缘导轨\(PQ\)、\(MN\)，将高强度绝缘材料制成的缓冲滑块\(K\)置于导轨上，并可在导轨上无摩擦滑动。滑块\(K\)上绕有闭合矩形线圈\(abcd\)，线圈的总电阻为\(R\)，匝数为\(n\)，\(ab\)边长为\(L\)，假设关闭发动机后，缓冲车厢与滑块\(K\)以速度\(v_{0}\)与障碍物\(C\)碰撞。滑块\(K\)立即停下，此后缓冲车相会受到线圈对它的磁场力而做减速运动，从而实现缓冲，缓冲车厢质量为\(m\)，缓冲滑块的质量为\(m_{0}\)，车厢与地面间的动摩擦因数为，其他摩擦阻力不计，求：
\((1)\)缓冲滑块\(K\)的线圈中感应电流的方向和最大安培力的大小；
\((2)\)若缓冲车厢向前移动时间\(t\)后速度减为零，缓冲车厢与障碍物和线圈的\(ab\)边均没有接触，求此过程线圈\(abcd\)中通过的电量；
\((3)\)接\((2)\)求此过程线圈\(abcd\)中产生的焦耳热。

难度：较易

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6．
如图，金属平行导轨\(MN\)、\(M′N′\)和金属平行导執\(PQR\)、\(P′Q′R′\)分别同定在高度差为\(h(\)数值未知\()\)的水平台面上。导轨\(MN\)、\(M′N′\)左端接有电源，\(MN\)与\(M′N′\)的间距为\(L=0.10m\)。线框空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度\(B_{1}=0.20T\)；平行导轨\(PQR\)与\(P′Q′R′\)的间距为\(L=0.10m\)，其中\(PQ\)与\(P′Q′\)是圆心角为\(60^{\circ}\)、半径为\(r=0.50m\)的圆弧导轨，\(QR\)与\(Q′R′\)是水平长直导轨，\(QQ′\)右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度\(B_{2}=0.40T.\)导体棒\(a\)质量\(m_{1}=0.02kg\)，电阻\(R_{1}=2.0Ω\)，放置在导轨\(MN\)、\(M′N′\)右侧\(N′N\)边缘处；导体棒\(b\)质量\(m_{2}=0.04kg\)，电阻\(R_{2}=4.0Ω\)放置在水平导執某处。闭合开关\(K\)后，导体棒\(a\)从\(AN′\)水平抛出，恰能无碰撞地从\(PP′\)处以速度\(v_{1}=2m/s\)滑入平行导轨，且始终没有与棒\(b\)相碰。重力加速度\(g=10m/s^{2}\)，不计一切摩擦及空气阻力。求：
\((1)\)导体棒\(b\)的最大加速度；
\((2)\)导体棒\(a\)在磁场\(B\)中产生的焦耳热；
\((3)\)闭台开关\(K\)后，通过电源的电荷量\(q\)。

难度：较易

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7．

如图所示，在足够大的光滑水平面上，有相距为\(d\)的两条水平的平行虚线，两虚线间有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为\(B.\)正方形线圈\(abcd\)边长为\(L(L < d)\)，质量为\(m\)，电阻不为\(0\)，初始时线圈在磁场一侧，当\(cd\)边刚进入磁场时速度为\(v_{1}\)，\(ab\)边刚进入磁场时速度为\(v_{2}\)，线圈\(abcd\)全部离开磁场时速度为\(v_{3}\)，整个过程中线圈\(cd\)边始终与磁场边界平行且线圈与光滑水平面接触，则下列说法正确的是\((\)　　\()\)

A．\(v_{1}\)、\(v_{2}\)和\(v_{3}\)的关系为\(v_{2}^{2}= \dfrac {v_{1}^{2}+v_{3}^{2}}{2}\)

B．\(v_{1}\)、\(v_{2}\)和\(v_{3}\)的关系为\(v_{2}= \dfrac {v_{1}+v_{3}}{2}\)

C．线圈进入磁场过程中，通过导线横截面的电荷量为\(q= \dfrac {m(v_{1}-v_{2})}{BL}\)

D．线圈离开磁场过程中，可能做加速度越来越大的减速运动

难度：中等

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8．
如图所示，在竖直平面内建立\(xOy\)坐标系，在\(0\leqslant x\leqslant 0.65m\)、\(y\leqslant 0.40m\)范围内存在一具有理想边界，方向垂直直面向内的匀强磁场区域。一边长\(l=0.10m\)、质量\(m=0.02kg\)、电阻\(R=0.40Ω\)的匀质正方形刚性导线框\(abcd\)处于图示位置，其中心的坐标为\((0,0.65m)\)。现将线框以初速度\(v_{0}=2.0m/s\)水平向右抛出，线框在进入磁场过程中速度保持不变，然后在磁场中运动，最后从磁场右边界离开磁场区域，完成运动全过程。线框在全过程中始终处于\(xOy\)平面内，其\(ab\)边与\(x\)轴保持平行，空气阻力不计。求：
\((1)\)磁感应强度\(B\)的大小；
\((2)\)线框在全过程中产生的焦耳热\(Q\)；
\((3)\)在全过程中，\(cb\)两端的电势差\(U_{cb}\)与线框中心位置的\(x\)坐标的函数关系。

难度：较易

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9．
如图所示，地面上方高为\(H\)的空间，分布着水平方向的磁场。取竖直向下为\(x\)轴正方向，水平方向为\(y\)轴方向。在\(xoy\)平面内，磁感应强度在\(y\)轴方向不发生变化，竖直方向随\(x\)变化的关系为\(B_{x}=B_{0}+kx\)，式中\(B0\)和\(k\)均为常量。用质量为\(m\)、电阻为\(R\)的匀质薄金属条制成的边长为\(L\)的比荷正方形单匝线框，从图示位置由静止开始释放，线框在下落过程中保持竖直，已知线框达到最大速度后，最终落到地面，不计空气阻力，重力加速度为\(g\)。
\((1)\)求线框下落的最大速度\(v_{m}\)；
\((2)\)假设线框从静止下落到地面的时间为\(t\)，若在同一时间\(t\)内，线框内产生的热量与一恒定电流\(I_{0}\)在该段线框内产生的热量相等，求\(I_{0}\)大小。

难度：较易

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