知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

3．如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α=30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R．两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻R_L=4R，定值电阻R₁=2R，电阻箱电阻调到使R₂=12R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，试求：

（1）金属棒下滑的最大速度为多大？
（2）当金属棒下滑距离为S₀时速度恰好达到最大，求金属棒由静止开始下滑2S₀的过程中，整个电路产生的焦耳热Q？

难度：难

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4．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R．串联接在电路中（电动机正常运转），则以下说法正确的是（　　）

A．电炉和电动机两端电压相等

B．电动机的电功率大于电炉的电功率

C．在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等

D．电炉两端电压与通过的电流的比值小于电动机两端电压与通过的电流的比值

难度：难

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5．

如图所示，在一正方形区域内有垂直纸面向里的均匀磁场，在该正方形接圆处放置一个半径为r，电阻为R的n匝圆形线圈，线圈的两端接一电容为C的平行板电容器（未画出）．已知电容器充放电极短，正方形区域内磁场的磁感应强度大小随时间接图乙所示规律变化，则（　　）

A．正方形区域内磁场的磁感应强度大小的表达式为B=B₀+ $%20%5Cfrac%20%7BB_%7B0%7D%7D%7BT%7D$ t

B．线圈在t=T时刻产生的感应电动势为E=nπr² $%20%5Cfrac%20%7BB_%7B0%7D%7D%7BT%7D$

C．t=T时刻电容器极板上所带电荷量q=2Cπr² $%20%5Cfrac%20%7BB_%7B0%7D%7D%7BT%7D$

D．在0～T时间线圈中产生的焦耳热为Q= $%20%5Cfrac%20%7B4n%5E%7B2%7Dr%5E%7B4%7D%20B_%7B%200%20%7D%5E%7B%202%20%7D%7D%7BTR%7D$

难度：难

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6．

如图所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S=200cm²，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是（　　）

A．线圈中的感应电流方向为逆时针方向

B．电阻R两端的电压随时间均匀增大

C．线圈电阻r消耗的功率为4×10^-4 W

D．前4 s内通过R的电荷量为4×10^-4 C

难度：难

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7．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B=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：难

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8．如图甲所示，不变形、足够长、质量为m₁=0.2kg的“U”形金属导轨PQMN放在绝缘水平桌面上，QP与MN平行且距离d=1m，Q、M间导体电阻阻值R=4Ω，右内侧紧靠两固定绝缘小立柱1、2；光滑金属杆KL电阻阻值r=1Ω，质量m₂=0.1kg，垂直于QP和MN，与QM平行且距离L=0.5m，左侧紧靠两固定绝缘小立柱3、4．金属导轨与桌面的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其余电阻不计．从t=0开始，垂直于导轨平面的磁场磁感应强度如图乙所示．
（1）求在整个过程中，导轨受到的静摩擦力的最大值f_max；
（2）如果从t=2s开始，给金属杆KL水平向右的外力，外力对金属杆作用的功率保持不变为P₀=320W，杆到达最大速度时撤去外力，求撤去外力后QM上产生的热量Q_R？

难度：难

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9．如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上，导轨间距为L，电阻忽略不计且足够长，以宽度为d的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁感应强度为B．另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d（d＜L）的正方形线框连在一起组成的固定装置，总质量为m，导体棒中通有大小恒为I的电流．将整个装置置于导轨上，开始时导体棒恰好位于磁场的下边界处．由静止释放后装置沿斜面向上运动，当线框的下边运动到磁场的上边界MN处时装置的速度恰好为零．重力加速度为g．
（1）求刚释放时装置加速度的大小；
（2）求这一过程中线框中产生的热量；
（3）之后装置将向下运动，然后再向上运动，经过若干次往返后，最终整个装置将在斜面上作稳定的往复运动．求稳定后装置运动的最高位置与最低位置之间的距离．

难度：难

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10．

高频焊接是一种常用的焊接方法，图1是焊接的原理示意图。将半径r=0.10m的待焊接环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化的电流，线圈产生垂直于工件平面的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3m-1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍。焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响。求：
（1）0~2.010-2s和2.010-2s~3.010-2s时间内环形金属工件中感应电动势各是多大；
（2）0~2.010-2s和2.010-2s~3.010-2s时间内环形金属工件中感应电流的大小，并在图3中定量画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向电流为正）；
（3）在t=0.10s内电流通过焊接处所产生的焦耳热。

难度：难

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