知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016春•吉林校级期中）如图所示，圆形线圈共100匝，半径为r=0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B=0.1T，角速度为ω=
300
π
rad/s，电阻为R=10Ω．
（1）线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？
（2）写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图所示，图示位置为t=0时刻）？
（3）线圈转动过程中产生的热功率多大？

难度：中等

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2．（2016春•福州期中）如图所示为交流发电机示意图，匝数为N=50匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻r=5Ω，在磁感强度B=1T的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω=50
2
rad/s匀速转动，线圈和外部电阻R相接，R=20Ω，求：
（1）S断开时，电压表示数；
（2）S闭合时，电流表示数；
（3）发电机正常工作时，R上所消耗的电功率是多少？
（4）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量为多少？

难度：中等

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3．如图所示是小型交流发电机的示意图，正方形线圈abcd绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，线圈转速为n=120r/min．线圈的边长为L=20cm，线圈匝数N=20，线圈电阻为r=1.0Ω，外电阻R=9.0Ω，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度大小B=0.20T．电流表为理想交流电表，其它电阻不计，图示位置线圈平面与磁场方向平行．求线圈从图示位置转过90°过程中：
（1）所产生的平均感应电动势E；
（2）通过外电阻R的电荷量q；
（3）电阻R上的电热Q；
（4）电阻R两端电压示数U．

难度：中等

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4．如图1所示，两根相距为L=2.0m的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计，一根质量为m=1.0kg、长为L=2.0m、电阻为r=2.0Ω的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ=0.20，棒与导轨的接触电阻不计．导轨左端连有阻值为R=4.0Ω的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与计算机相连．有n段垂直导轨平面的宽度为c=3.0m，间距为d=2.0m 的匀强磁场，磁感强度大小为B=1.0T，方向垂直纸面向里．金属棒初始位于OO′处，与第一段磁场相距s=6.0m．（g取10m/s²）

（1）若金属棒向右的初速度v₀=3.0m/s，为使金属棒保持匀速直线运动一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力，求金属棒进入磁场前拉力F₁ 的大小和进入磁场后拉力F₂的大小；
（2）在（1）问的情况下，求金属棒OO′开始运动到刚离开第10段磁场过程中，拉力所做的功；
（3）若金属棒初速度为零，现对棒施以水平向右的恒定拉力F=4.0N，使棒穿过各段磁场，发现计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化，图象如图2所示（从金属棒进入第一段磁场开始计时，图中虚线与时间轴平行）．求金属棒每穿过一个磁场过程中回路中产生的焦耳热，以及金属棒从第10段磁场穿出时的速度．

难度：中等

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5．（2016•金凤区校级四模）如图所示，MN、PQ为足够长的平行导轨，间距L=0.5m．导轨平面与水平面间的夹角θ=37°．NQ⊥MN，NQ间连接有一个R=3Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B₀=1T．将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r=2Ω，其余部分电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ为s=2m．试解答以下问题：（g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）金属棒达到稳定时的速度是多大？
（2）从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？
（3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t=1s时磁感应强度应为多大？

难度：中等

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6．（2015秋•华蓥市校级月考）如图所示，电源电动势E=15V内阻r=1Ω，电阻，R₁=30Ω，R₂=60Ω，R₃=60Ω，间距d=0.2m，板长L=1m的两平行金属板水平放置．求：
（1）当滑动变阻器接入电路的阻值R=29Ω时，闭合开关S，电路稳定后，电阻R₂消耗的电功率是多大？
（2）如果将一带正电且
q
m
=4.0×10³C/kg的粒子以初速度v=1.0×10³m/s沿两板间中线水平射入板间．要是该粒子恰好能够恰好从两平行金属板间飞出，则滑动变阻器接入电路的阻值应R多少？（粒子重力忽略不计）．

难度：中等

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7．如图所示电路中，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，L是规格为“6V、12W”的灯泡，电动机线圈的电阻R_M=2Ω，若开关S闭合时，灯泡L恰能正常发光，求：
（1）电路中的电流大小；
（2）电源的输出功率；
（3）电动机的输出功率．

难度：中等

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8．如图所示，固定在水平面内的两根相互平行的光滑金属导轨MM′和NN′相距L，导轨足够长，导轨左端M、N间接一阻值为R的电阻，一根金属棒ab垂直放置在两导轨上，金属棒和导轨的电阻均不计．整个装置置于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab在水平力的作用下以速度v₀向右做匀速直线运动．t=0时，磁感应强度为B₀，此时金属棒ab与MN间的距离为x₀．（1）如果从t=0开始，为使金属棒ab内不产生感应电流，请通过分析和计算，推导磁感应强度B随时间变化的关系式；（2）如果从t=0开始，磁感应强度的大小随时间的变化规律为B=B₀-kt，其中k为正的恒量，请通过分析和计算，推导在0＜t＜
B0
k
的时间内，金属棒ab所受安培力F的大小随时间t变化的关系式．

难度：中等

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9．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．

难度：较难

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10．如图所示的电路中．电源两端电压U保持不变．当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于a端时（a、b是滑动变阻器的两个端点），电压表的示数为U₁，电流表的示数I₁为1A，电阻R₁消耗的电功率P₁为6W，电阻R₂消耗的电功率为P₂．当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于b端时，电压表的示数为U₂，电流表的示数为I₂，电阻R₂消耗的电功率为P₂′．已知P₂：P₂′=1：9，U₁：U₂=7：3．求：
（1）电流表的示数I₂为多少安？
（2）电源两端的电压U为多少伏？
（3）当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器中点时，通电2min，电阻R₂放出的热量为多少焦？

难度：中等

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