知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016•天津校级二模）在生产线框的流水线上，为了检测出个别不合格的未闭合线框，让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域（磁场方向垂直于传送带平面向下），观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框．其物理情景简化如下：如图所示，通过绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝纯电阻铜线框，传送带与水平方向夹角为α，以恒定速度v₀斜向上运动．已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，MN与PQ间的距离为d，磁场的磁感应强度为B．线框质量为m，电阻为R，边长为L（d＞2L），线框与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．闭合线框在进入磁场前相对传送带静止，线框刚进入磁场的瞬间，和传送带发生相对滑动，线框运动过程中上边始终平行于MN，当闭合线框的上边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同．设传送带足够长，且线框在传送带上始终保持上边平行于磁场边界．求
（1）闭合线框的上边刚进入磁场时所受安培力F_安的大小；
（2）从闭合线框上边刚进入磁场至刚要出磁场所用的时间t；
（3）从闭合线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，电动机多消耗的电能E．

难度：中等

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2．（2016春•无为县校级期中）如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈的长l₁=0.50m，宽l₂=0.40m，匝数N=20匝，线圈总电阻r=0.10Ω．磁场的磁感强度B=0.10T．线圈绕OO′轴以ω=50rad/s的角速度转动．线圈两端外接一个R=9.9Ω的电阻和一块内阻不计的交流电流表．求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；
（2）电流表的读数；
（3）线圈转过一周的过程中，整个回路中产生的焦耳热．

难度：中等

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3．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

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4．

（2016春•太原期中）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端接一电阻为R的用电器，若线圈绕对称轴OO′以角速度ωω匀速转动，当线圈转到平面与磁场平行时，下列说法正确的是（　　）

A．线圈中磁通量的变化率达到最大

B．线圈中的感应电动势为0

C．由此位置转过90°的过程中，电阻R产生的焦耳热Q=

(NBS)2ωRπ

4(R+r)2

D．由此位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q=

BSω

(R+r)

难度：中等

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5．一只规格“220V 1000W”的电炉，求：
①它在正常工作时的电阻；
②如果电网电压为200V，中电炉工作时的实际功率为多少？（假设电炉电阻保持不变）
③在220V电压下，电炉使用2h产生多少焦耳的热量．

难度：较易

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6．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置在倾角θ=30°的绝缘斜面上，两导轨间距L=1m．M、P两点间接有电阻值R=1Ω的电阻，一根质量m=0.1kg的金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．金属杆电阻r=1Ω，导轨电阻可忽略．导轨和金属杆接触良好，从静止开始释放金属杆，金属杆沿斜面下滑的距离s=4m时恰好做匀速运动，重力加速度g取10m/s²，求：
（1）金属杆刚开始下滑时的加速度大小
（2）在下滑过程中，ab杆达到的最大速度
（3）金属杆从静止开始到速度达到最大值的过程中外电阻R上产生的焦耳热．

难度：中等

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7．（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

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8．

（2015秋•葫芦岛月考）分别将阻值不同的电阻接到两个相同的电源两端，如图所示，已知R₁＞R₂，在通过两电阻相同电量的过程中，则（　　）

A．电路Ⅰ中电源内阻产生热量多

B．电路Ⅰ中外电路产生的热量多

C．电路Ⅰ中电源做功多

D．电路Ⅰ中电源的效率高

难度：较易

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9．（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

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10．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

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