知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016春•雅安校级月考）一矩形线圈，面积是0.05m²，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为B=
1
π
T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式．
（2）线圈从开始计时转过90°的过程中，电阻R上产生的热量．
（3）线圈从开始计时转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量．

难度：中等

解析收藏试题篮
2．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v₀=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/s²方向向左的加速度，取g=10m/s²．

（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x₁=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x₂=3m后停止．求撤去外力F后电阻R上产生的热量Q．

难度：较难

解析收藏试题篮
3．（2016春•成都校级期中）如图所示，将单匝正方形线圈ABCD的一半放入匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，让它以边界OO′为轴以角速度ω匀速转动，在AB、CD边的中点用电枢将电流输送给小灯泡，灯泡电阻为3R；线圈边长L，总电阻r=12R，不计P、Q按触电阻及导线电阻，求：
（1）理想电压表的读数
（2）从图示位置开始，在线圈转动90°的过程中产生的平均感应电动势为多少？
（3）从图示位置开始，在线圈转动圈90°的过程中灯泡上产生的热量是多少？
（4）从图示位置开始，在线圈转动圈180°的过程中，通过灯泡的产生的电荷量是多少？

难度：中等

解析收藏试题篮
4．图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L₁，bc长度为L₂，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈）
（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e₁的表达式；
（2）若线圈电阻为r，求从中性面开始的
T
4
内通过电阻的电量q的大小；（其它电阻均不计）
（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热Q．（其它电阻均不计）

难度：中等

解析收藏试题篮
5．（2016春•忻州校级期中）如图所示，一小型发电机内有N=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m²，线圈总电阻r=1Ω．在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B=0.10T的匀强磁场中，以恒定的转速n=50r/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，发电机线圈两端与R=9Ω的电阻构成闭合回路．从线圈平面通过中性面时开始计时．求：
（1）转过30°时线圈中产生的瞬时电动势的大小；
（2）转过60°的过程中通过电阻R的电荷量；
（3）线圈转动一周，电流通过电阻R产生的焦耳热．

难度：中等

解析收藏试题篮
6．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

解析收藏试题篮
7．电流通过导体时产生热量，由焦耳定律，Q=I²Rt，一个小灯泡，工作时电流大小2A，灯泡的电阻大小是10Ω，一分钟后小灯泡产生的热量是多少焦耳？

难度：较易

解析收藏试题篮
8．（2015春•海淀区期中）某一金属细导线的横截面积为S、电阻率为ρ，将此细导线弯曲成半径为r的导体圆环，细导线的直径远远小于圆环的半径r．将此导体圆环水平地固定，在导体圆环的内部存在竖直向上的匀强磁场，如图甲所示，磁感应强度的大小随时间的变化关系为B=kt（k＞0且为常量）．该变化的磁场会产生涡旋电场，该涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重合，如图乙所示．该涡旋电场会趋使上述金属圆环内的自由电子定向移动，形成电流．在半径为r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小E_涡处处相等，并且可以用E_涡=
ε
2πr
计算，其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势．涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同．
经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞．假设电子与金属离子碰撞后其定向运动的速度立刻减为零，之后再次被涡旋电场加速，再次碰撞减速为零，…，依此类推；所有电子与金属离子碰撞的时间间隔都为τ，电子的质量为m、电荷量为-e．忽略电子运动产生的磁场、电子减速过程中的电磁辐射以及电子热运动的影响，不考虑相对论效应．
（1）根据焦耳定律求在τ时间内导体圆环内产生的焦耳热的大小；
（2）求单个电子在与金属离子碰撞过程中损失的动能；
（3）设金属细导线单位体积内的自由电子数为n，在题干中的情景和模型的基础上推导金属细导线的电阻率ρ的表达式（结果用n、e、τ、m表示）．

难度：中等

解析收藏试题篮
9．基本导体的电阻是6Ω，当3A的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？

难度：较易

解析收藏试题篮
10．一面积S为100cm²的矩形线圈共100匝，总电阻为10Ω，从中性面起逆时针匀速转动，电动势随时间变化规律如图所示，求：
（1）交流电动势的最大值和有效值是多少？
（2）周期、频率、角速度是多少？
（3）交流电动势的瞬时值表达式．当线圈从中性面转过30°角时，电动势的瞬时值为多大？当t=0.005s时，电动势的瞬时值为多大？
（4）每秒钟产生的热量是多少？

难度：中等

解析收藏试题篮

0/40

进入组卷