高考物理电学大题-简单-

高三期末计算题复习题1．两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置，其间距为0.60m，磁感应强度为的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝Ω。在导轨上有一电阻为Ω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BLvE=，（1分）根据闭合电路欧姆定律，通过R的电流I=RrE=0.50A。（1分）电阻R两端的电压U＝IR＝。（1分）（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=N（2分）（3）根据焦耳定律，电阻R上消耗的电功率RIP2＝（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：⑴在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。⑵在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压。⑶在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。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=RBLvRE44……………………（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=I2·4R·tRvLB432……………………（2分）3．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l＝0.50m，导轨上端接有电阻R＝Ω，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=，方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r＝Ω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/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；图10BvabcdabFBNMPQR图13RNM图16（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=rRE=0.5A（2分）（2）M、N两端电压为路端电压，则UMN=IR=（2分）（3）每秒钟重力势能转化为电能E=I2(R+r)t=（2分）4．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θ=37o，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=、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=、内阻r=Ω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=Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37o=，cos37o=，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、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I=rRE=1.5A…………2分（2）导体棒受到的安培力：F安=BIL=…………2分（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin37o=由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f…………1分根据共点力平衡条件mgsin37o+f=F安…………1分解得：f=…………1分5．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μ。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，图14θθabErBAMNPQBERVS1S2mamgBlI2，（1分）设金属棒到达NQ端时的速度为v，根据运动学公式，aLv22，（1分）由以上两式解得：mLmgBdIv)(22。（2分）（2）当金属棒静止不动时，金属棒的电阻11IUr，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，rtIQ22，（2分）根据运动学公式，tvL2，将（1）的结果代入，解得（1分）mgBdILmIUIQ211222。（1分）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=Ω，所围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡的电阻R=Ω，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=tTTSnBm)2cos(2，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0～T/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=×10-2s。所以线圈中感应电动势的最大值为E=2πnBmS/T=（2分）（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im=rREm=0.80A通过小灯泡电流的有效值为I=Im/2＝0.402A，（1分）灯泡消耗的电功率为P=I2R=（2分）（3）在磁感应强度变化1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值E＝nStB通过灯泡的平均电流trRBnSrREI)(（1分）通过灯泡的电荷量Q＝rRBnStI＝×10-3C。（2分）图15(甲)BLB/×10-2Tt/×10-2s0图15(乙)9．如图19所示，在以O为圆心，半径为R的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。竖直平行正对放置的两金属板A、K连在电压可调的电路中。S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2和O在同一直线上，另有一水平放置的足够大的荧光屏D，O点到荧光屏的距离h。比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电的粒子由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。粒子进入电场的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的运动情况。（2）求粒子垂直打到荧光屏上P点时速度的大小；（3）调节滑片P，使粒子打在荧光屏上Q点，PQ=33h（如图19所示），求此时A、K两极板间的电压。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）设粒子的质量为m，电荷量为q，垂直打在荧光屏上的P点时的速度为v1，粒子垂直打在荧光屏上，说明粒子在磁场中的运动是四分之一圆周，运动半径r1=R…………1分根据牛顿第二定律Bqv1=211vmr,依题意：k=q/m…………1分解得：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，粒子射出磁场时的方向与竖直方向夹角为α，粒子打到Q点时的轨迹如图所示，由几何关系可知tanα=33hpQ,α=30°,θ=30°tanθ=2rR解得：r2=3R…………1分设此时A、K两极板间的电压为U，设粒子离开S2时的速度为v2，根据牛顿第二定律Bqv2=222vmr…………1分根据动能定理有qU=2221mv…………1分DPRS图19BhKAS2S1ORPQOPr2Rαxθ/2hθ/2PQ2θOPr1Rv1v1解得：U=2223RkB…………1分