知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016春•山西校级月考）如图所示，ab=25cm，ad=20cm，匝数为100匝的矩形线圈．线圈总电阻 r=1Ω 外电路电阻R=9Ω．磁感应强度B=0.4T．线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以角速度100rad/s匀速转动．求：
（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式．
（2）电压表的读数
（3）当从该位置转过60°时，通过R上瞬时电功率是多少？

难度：中等

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2．发电机转子是边长为0.2m的正方形，线圈匝数为100匝，内阻8Ω，初始位置如图所示，以ad、bc中点连线为轴以600r/min的转速在
1
π
T的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24Ω，则：
（1）从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程；
（2）灯泡的实际消耗功率为多大？

难度：中等

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3．（2016春•彭州市期中）如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为 10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50
2
rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部 20Ω的电阻R相接．求：
（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式
（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；
（3）通过电阻R的电流最大值是多少；
（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．

难度：中等

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4．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数：
规格：车型26″电动自行车，
整车质量30kg，最大载量120kg，
后轮驱动直流永磁体电机：
额定输出功率120W
额定电压40V，额定电流3.5A（即输入电动机的功率为40×3.5W=140W）质量为m=70kg的人骑此自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人的总重的k=0.02倍，g取10m/s²，求：
（1）此车的电机在额定功率下正常工作时的效率；
（2）仅让电动机在额定功率提供动力的情况下，人骑自行车匀速行驶的速度；
（3）仅让电机在额定功率提供动力的情况下，当车速为v₁=1.0m/s时，人骑车的加速度大小．

难度：中等

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5．互联网正在极大地促进商业的发展和消费的升级，“020”模式是指将线下的商务机会与互联网结合，让互联网成为线下交易的前台的一种商业新模式．具体到一家外卖公司与消费之间，就是消费者在网络平台上下单订购，而公司进行线下的配送服务．某外卖公司为了更好地为消费者服务，配送员工使用的是“XR一2016”型电动自行车工作，以下是该车的相关参数：
名称车身
质量满载
载重　前后车轮直径　额定
转速　电动机额定电压　电动机额定电流　额定机械输出功率
参数 40kg 80kg 　40cm
4500
2π
r/min 　48V 　20A 　835W
该电动自行车采用后轮驱动直流电动机，其中额定转速是电动自行车在满载情况下在平直公路上以额定功率匀速行进时的车轮转速，求：
（1）电动自行车以额定转速行进时的速度v₀；在额定工作状态时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大；
（2）满载（车身质量+满载载重）情况下，该车以速度v=5m/s沿着坡度为θ=4.59°的长直坡道向上匀速行驶时，受到的摩擦阻力为车重（含载重）重量的0.02倍，求此状态下电动自行车实际运行机械功率（sin4.59°=0.08；重力加速度g=10m/s²）．

难度：中等

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6．在“测定直流电动机的效率”的实验中，我们有以下实验器材：直流电动机、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、砝码盘、砝码若干、刻度尺、停表、弹簧秤、细绳一根、天平和导线若干．
（1）以上实验器材中哪些是多余的：
（2）写出直流电动机的效率的表达式：

难度：中等

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7．直流电动机是一种使用直流电流的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的．如图1所所所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将abcd矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴OO′转动．线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接．定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图2所示（侧面图）．已知ab、cd杆的质量均为M、长度均为L，其它部分质量不计，线框总电阻为R．电源电动势为E，内阻不计．当闭合开关S，线框由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为B．忽略一切阻力与摩擦．

（1）求：闭合开关后，线框由静止开始到转动速度达到稳定的过程中，电动机产生的内能Q_内；
（2）当电动机接上负载后，相当于线框受到恒定的阻力，阻力不同电动机的转动速度也不相同．求：ab、cd两根杆的转动速度v多大时，电动机的输出功率P最大，并求出最大功率P_m．

难度：中等

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8．（2015秋•北京校级期末）如图所示，电源的电动势为50V，电源内阻为1.0Ω，定值电阻R=14Ω，M为直流电动机，其电枢电阻R′=2.0Ω，电动机正常运转时，电压表度数为35V，求
（1）电源的路端电压；
（2）电源的输出功率；
（3）电动机输出的机械功率．

难度：中等

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9．发电机输出的电压为220V，输出功率为110kW，输电线的电阻为0.5Ω．
（1）若不用变压器，输电线上的损失功率是多少？
（2）若用变压器把电压升高到5500V，再向外输送，导线上消耗的功率又是多少？

难度：中等

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10．某人设计了一种潜艇，利用电磁推进代替了螺旋桨．潜艇推进器的结构简化为如图所示，水从推进管道中流过．不考虑管道中水流与管壁以及水之间的粘滞阻力作用，管道中有一个长方体状的区域，该区域横截面积和入水口是一样的，尺寸为a×b×c，其中由超导磁铁产生了稳定匀强磁场B，磁场方向沿着b方向垂直纸面向外．在上下两个面各有一块a×b大小的电极，接入直流电源，假设电流只在这个长方体区域内存在，并且是均匀的，稳定状态电流大小为I，海水密度为ρ_m，海水电阻率为ρ，单位时间内通过任意一管道横截面海水的体积相等．假设稳定流动后潜水艇进水口压强为p₀，出水口压强为r₂（未知），进水口面积为S=b×c，出水口面积为S₂=kS，进水口的流速v₀，在潜艇参照系中，试求：
（1）磁场对海水磁场力产生的附加压强．
（2）计算稳定流动后直流电源的输出功率．（用v₀、ρ、B、I、b、a、c表示）．
（3）稳定流动后出水口水的流速v₂和压强p₂．（用p₀、ρ_m、B、I、v₀、k、b等表示）

难度：中等

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