高考物理电学大题整理(简单).doc

高三期末计算题复习题
a
b
F
B
N
M
P
Q
R
图13
1.两根平行光滑金属导轨MN与PQ水平放置,其间距为0、60m,磁感应强度为0、50T得匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接得电阻R＝5、0Ω。在导轨上有一电阻为1、0Ω得金属棒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得水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求:
(1)金属棒ab两端得电压。
(2)拉力F得大小。
(3)电阻R上消耗得电功率。
1.(7分)解:(1)金属棒ab上产生得感应电动势为
=3、0V, (1分)
根据闭合电路欧姆定律,通过R得电流 I = = 0、50A。 (1分)
电阻R两端得电压 U＝＝2、5V。 (1分)
(2)由于ab杆做匀速运动,拉力与磁场对电流得安培力大小相等,即
F = BIL = 0、15 N (2分)
(3)根据焦耳定律,电阻R上消耗得电功率 ＝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得单匝正方形线框abcd,在外力得作用下以恒定得速率v向右运动进入磁感应强度为B得有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场得过程中线框平面保持与磁场方向垂直,线框得ab边始终平行于磁场得边界。已知线框得四个边得电阻值相等,均为R。求:
图10
B
v
a
b
c
d
⑴在ab边刚进入磁场区域时,线框内得电流大小。
⑵在ab边刚进入磁场区域时,ab边两端得电压。
⑶在线框被拉入磁场得整个过程中,线框产生得热量。
2.(7分)(1)ab边切割磁感线产生得电动势为E=BLv…………………(1分)
所以通过线框得电流为 I= ……………………(1分)
(2)ab边两端电压为路端电压 Uab=I·3R……………………(1分)
所以Uab= 3BLv/4……………………(1分)
(3)线框被拉入磁场得整个过程所用时间t=L/v……………………(1分)
线框中电流产生得热量Q=I2·4R·t ……………………(2分)
R
N
M
图16
3.如图16所示,两根竖直放置得足够长得光滑平行金属导轨间距l＝0、50m,导轨上端接有电阻R＝0、80Ω,导轨电阻忽略不计。导轨下部得匀强磁场区有虚线所示得水平上边界,磁感应强度B=0、40T,方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r＝0、20Ω得金属杆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/s得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得电流大小;
(2)求金属杆刚进入磁场时,M、N两端得电压;
(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得电动势E=Blv, (1分)
根据闭合电路欧姆定律,通过电阻R得电流大小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14
θ

θ
a
b
E
r
B
如图14所示,两平行金属导轨间得距离L=0、40m,金属导轨所在得平面与水平面夹角θ=37º,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得匀强磁场。金属导轨得一端接有电动势E=4、5V、内阻r=0、50Ω得直流电源。现把一个质量m=0、040kg得导体棒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得两点间得电阻R0=2、5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。已知sin37º=0、60,cos37º=0、80,求:
(1)通过导体棒得电流;
(2)导体棒受到得安培力大小;
(3)导体棒受到得摩擦力。
4、(1)导体棒、金属导轨与直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
I==1、5A…………2分
(2)导体棒受到得安培力:
F安=BIL=0、30N…………2分
(3)导体棒所受重力沿斜面向下得分力F1= mg sin37º=0、24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下得摩擦力f…………1分
根据共点力平衡条件
mg sin37º+f=F安…………1分
解得:f=0、06N …………1分
A
M
N
P
Q
B
E
R
V
图16
S1
S2

5.在水平面上平行放置着两根长度均为L得金属导轨MN与PQ,导轨间距为d,导轨与电路得连接如图16所示。在导轨得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得匀强磁场,磁感应强度为B。将开关S1闭合S2断开,电压表与电流表得示数分别为U1与I1,金属棒仍处于静止状态;再将S2闭合,电压表与电流表得示数分别为U2与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。设金属棒得质量为m,金属棒与导轨之间得动摩擦因数为μ。忽略导轨得电阻以及金属棒运动过程中产生得感应电动势,重力加速度为g。求:
(1)金属棒到达NQ端时得速度大小;
(2)金属棒在导轨上运动得过程中,电流在金属棒中产生得热量。
5.(8分)解:(1)当通过金属棒得电流为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端时得速度为v,根据运动学公式,, (1分)
由以上两式解得: 。 (2分)
(2)当金属棒静止不动时,金属棒得电阻,设金属棒在导轨上运动得时间为t,电流在金属棒中产生得热量为Q,根据焦耳定律,, (2分)
根据运动学公式,,将(1)得结果代入,解得 (1分)
。 (1分)
图15(甲)
B
L
1、0
B/×102T
t/×102s
0
1、57
3、14
4、71
1、0
图15(乙)
6.如图15(甲)所示,一固定得矩形导体线圈水平放置,线圈得两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直得磁场。已知线圈得匝数n=100匝,电阻r=1、0Ω,所围成矩形得面积S=0、040m2,小灯泡得电阻R=9、0Ω,磁场得磁感应强度随时间按如图15(乙)所示得规律变化,线圈中产生得感应电动势得瞬时值得表达式为e=,其中Bm为磁感应强度得最大值,T为磁场变化得周期。不计灯丝电阻随温度得变化,求:
(1)线圈中产生感应电动势得最大值。
(2)小灯泡消耗得电功率。
(3)在磁感应强度变化0～T/4得时间内,通过小灯泡得电荷量。
6.(8分)解:(1)因为线圈中产生得感应电流变化得周期与磁场变化得周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流得周期为 T=3、14×102s。
所以线圈中感应电动势得最大值为 E=2πnBmS/T=8、0V (2分)
(2)根据欧姆定律,电路中电流得最大值为Im==0、80A
通过小灯泡电流得有效值为I=Im/＝0、40A, (1分)
灯泡消耗得电功率为P=I2R=2、88W (2分)
(3)在磁感应强度变化1/4周期内,线圈中感应电动势得平均值＝nS
通过灯泡得平均电流 (1分)
通过灯泡得电荷量Q＝＝4、0×103C。 (2分)
9.D
P
R
S
图19
B
h
K
A
S2
S1
O
R
P
Q
如图19所示,在以O为圆心,半径为R得圆形区域内,有一个水平方向得匀强磁场,磁场得磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。竖直平行正对放置得两金属板A、K连在电压可调得电路中。 S1、S2为A、K板上得两个小孔,且S1、S2与O在同一直线上,另有一水平放置得足够大得荧光屏D,O点到荧光屏得距离h。比荷(电荷量与质量之比)为k得带正电得粒子由S1进入电场后,通过S2射向磁场中心,通过磁场后落到荧光屏D上。粒子进入电场得初速度及其所受重力均可忽略不计。
(1)请分段描述粒子自S1到荧光屏D得运动情况。
(2)求粒子垂直打到荧光屏上P点时速度得大小;
O
P
r1
R
v1
v1
(3)调节滑片P,使粒子打在荧光屏上Q点,PQ=h(如图19所示),求此时A、K两极板间得电压。
9、 (1)粒子在电场中自S1至S2做匀加速直线运动;自S2至进入磁场前做匀速直线运动;进入磁场后做匀速圆周运动;离开磁场至荧光屏做匀速直线运动。…………2分
说明:说出粒子在电场中做匀加速直线运动,离开电场作匀速运动,给1分;说出粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,离开磁场后作匀速直线运动,给1分。
(2)设粒子得质量为m,电荷量为q,垂直打在荧光屏上得P点时得速度为v1, 粒子垂直打在荧光屏上,说明粒子在磁场中得运动就是四分之一圆周,运动半径r1=R…………1分
根据牛顿第二定律
Bqv1=, 依题意:k=q/m…………1分
O
P
r2
R
α
x
θ/2
h
θ/2
P
Q
2θ
解得:v1=BkR …………1分
(3)设粒子在磁场中运动轨道半径为r2,偏转角为2,粒子射出磁场时得方向与竖直方向夹角为α,粒子打到Q点时得轨迹如图所示,由几何关系可知
tanα=, α=30°, θ=30°
tanθ= 解得:r2=R…………1分
设此时A、K两极板间得电压为U,设粒子离开S2时得速度为v2,根据牛顿第二定律
Bqv2= …………1分
根据动能定理有 qU=…………1分
解得:U=…………1分