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高考物理电学大题整理.doc
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1、高三期末计算题复习题abFBNMPQR图131两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置,其间距为0.60m,磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接的电阻R5.0。在导轨上有一电阻为1.0的金属棒ab,金属棒与导轨垂直,如图13所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求:(1)金属棒ab两端的电压。(2)拉力F的大小。(3)电阻R上消耗的电功率。1(7分)解:(1)金属棒ab上产生的感应电动势为=3.0V, (1分)根据闭合电路欧姆定律,通过R的电流 I = = 0.50A。 (1分)电阻R两端的电压 U2.5V。 (1分)
2、(2)由于ab杆做匀速运动,拉力和磁场对电流的安培力大小相等,即F = BIL = 0.15 N (2分)(3)根据焦耳定律,电阻R上消耗的电功率 1.25W (2分)2如图10所示,在绝缘光滑水平面上,有一个边长为L的单匝正方形线框abcd,在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直,线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等,均为R。求:图10Bvabcd在ab边刚进入磁场区域时,线框内的电流大小。在ab边刚进入磁场区域时,ab边两端的电压。在线框被拉入磁场的整个过程中,线框产生的热量。
3、2(7分)(1)ab边切割磁感线产生的电动势为E=BLv(1分)所以通过线框的电流为 I= (1分)(2)ab边两端电压为路端电压 Uab=I3R(1分)所以Uab= 3BLv/4(1分)(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t=L/v(1分)线框中电流产生的热量Q=I24Rt (2分)RNM图163如图16所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l0.50m,导轨上端接有电阻R0.80,导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界,磁感应强度B=0.40T,方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r0.20的金属杆MN,从静止开始沿着金属导轨下落,下落一定高度后以v=2.5m
4、/s的速度进入匀强磁场中,金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小;(2)求金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压;(3)若金属杆刚进入磁场区域时恰能匀速运动,则在匀速下落过程中每秒钟有多少重力势能转化为电能?3. (7分)解:(1)金属杆进入磁场切割磁感线产生的电动势E=Blv, (1分)根据闭合电路欧姆定律,通过电阻R的电流大小I=0.5A (2分)(2)M、N两端电压为路端电压,则UMN=IR=0.4V (2分)(3)每秒钟重力势能转化为电能E= I2(R+r)t=0.25J (2分)4图14ab
5、ErB如图14所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。已知sin37=0.60,cos37=0.80,求: (1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力。4.(1)导体棒、金属导轨和
6、直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:I=1.5A2分(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.30N2分(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37=0.24N由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f1分 根据共点力平衡条件 mg sin37+f=F安1分解得:f=0.06N 1分AMNPQBERV图16S1S25在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图16所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B。将开关S1闭合S2断开,电压表和电流表的示
7、数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g。求:(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量。5(8分)解:(1)当通过金属棒的电流为I2时,金属棒在导轨上做匀加速运动,设加速度为a,根据牛顿第二定律, , (1分)设金属棒到达NQ端时的速度为v,根据运动学公式, (1分)由以上两式解得: 。 (2分)(2)当金属棒
8、静止不动时,金属棒的电阻,设金属棒在导轨上运动的时间为t,电流在金属棒中产生的热量为Q,根据焦耳定律, (2分)根据运动学公式,将(1)的结果代入,解得 (1分) 。 (1分)图15(甲)BL-1.0B/10-2Tt/10-2s01.573.144.711.0图15(乙)6如图15(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直的磁场。已知线圈的匝数n=100匝,电阻r=1.0,所围成矩形的面积S=0.040m2,小灯泡的电阻R=9.0,磁场的磁感应强度随时间按如图15(乙)所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值的表达式为e=,
9、其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化,求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值。(2)小灯泡消耗的电功率。(3)在磁感应强度变化0T/4的时间内,通过小灯泡的电荷量。6(8分)解:(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的周期为 T=3.1410-2s。所以线圈中感应电动势的最大值为 E=2nBmS/T=8.0V (2分)(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为Im=0.80A通过小灯泡电流的有效值为I=Im/0.40A, (1分)灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W (2分)(3)在磁感应强度变化
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