高二物理下学期计算题

1、7页）B=2T的匀强磁场中。金属棒 当ab以5m/s的速度在导轨上平动时,高二物理下学期计算题部分（共1.如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度 ab长0.3m,电阻为0.5Q,定值电阻为1 Q。求：通过R的感应电流多大？金属棒ab两端点间的电势差U为多大？在2s内R上消耗电能多大？R2A; 2V;8J2.如图所示，相互平行的两根金属导轨竖直放置，导轨间距l=20cm,两导轨 TOC o 1-5 h z 顶端连接一开关So导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4Q, 质量m =10g。整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B =1T。当ab棒由静止释放t = 0.8s

2、后，突然接通开关So不计导轨电阻，不计 空气阻力，设导轨足够长。g取10m/V。求：s,ab棒的最大速度vm；I工 IX * 乂ab棒的最终速度vt。a父：一 b开关接通瞬时ab棒的速度为B卜父乂V0=gt=8m/S（1 分） II此时f安=BBLvL（1分）R求出 F = 0.8N G（1 分）以后棒做减速运动，所以最大速度 Vm=8m/s（1分）（2）开关接通后F安=BV.（1分）R随着v减小，F安减小当f安=mg时，棒匀速，设此时速度为vt（2分）解得 vt = 1m/s（1 分）3.如图所示，用导线围成面积 S = 0.5m2的圆环，圆环与R=5.0。的电阻连接 成闭合回路。圆环处于垂

3、直纸面向里的磁场中，该磁场的磁感应强度随时间 的变化规律如图所示。回路中导线和开关的电阻忽略不计。（圆环中，感应电流顺时针为正方向）(4)求线圈中感应电动势的大小；(5)闭合开关S,求电阻R消耗的电功率；(6)在给出的坐标系中，画出0到0.6s内感应电流随时间变化 的图象I/A0.3 .0.2 0.1 _(0. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t/s-0.2 -0.3 - TOC o 1-5 h z (1)线圈中感应电动势的大小 E= =_2BS = 1.0V t:t(2)通过电阻的电流I =ER电阻消耗的电功率P =I2R解出 P = 0.2WI/A0.3 “ 0.210.1

4、 ；O _111_0 1 . 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t/s0.2 0.3 -4.MN为中间接有电阻 R=5Q的U型足够长金属框架，框架宽度d=0.2m,竖直 放置在如图所示的水平匀强磁场中，磁感应强度 B=5T,电阻为r=1 Q的导体 棒AB可沿MN无摩擦滑动且接触良好。现无初速释放导体棒 AB,发现AB 下滑L=6m时恰达稳定下滑状态。已知导体棒AB的质量m=0.1kg,其它电阻 不计。(g=10m/S2)求：(1) AB棒稳定下滑的速度；(2)此过程中电阻R上消耗的电能；(3)从开始下滑到稳定状态，流经 R的电量(1)由平衡知识有： mg=F 根据安培力公式有：F

5、=BId 根据法拉第电磁感应定律有：E=BdV 解得：V=6m/s 1 C(2)从开始下滑到稳te的过程中，由能重关系有： Q = mghmV 2电阻R消耗的电能QrR -Q解得：Qr=3.5JR r(3)根据电流强度定义式有：q = I &根据全电路欧姆定律有：I=E/(R+r)根据法拉第电磁感应定律有：E二 t解得：q =1C5.如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2,线 圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度 2100冗rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动，发电机线 圈两端与R =100。的电阻构成闭

6、合回路。求：D2)线圈转动时产生感应电动势的最大值；从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90o角的过程中通过电阻R横截3)面的电荷量；线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。OO(1)线圈中感应电动势的最大值Em=nBSco=3.1 X 102 V3分(说明：314V, 100兀也同样得分)(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90o角所用时间为At,线圈中的平均感应电动势 E =nBS-_ t通过电阻R的平均电流uEnHBS在At时间内通过电阻横截面的电荷量Q=4=Q= 坐=1.0 x 10-2C 1 分R R tR(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电

7、压的有效值2经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热=tR解得 Q 热=4.9X103j6.如图为某交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈abcd为n=500匝的矩形线圈，其中ac长为Li=10cm, ab长为L2=12cm。线圈绕垂直于磁场 的轴OO在磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中以=200rad/s的角速度匀速 转动（不计一切摩擦），线圈总电阻为r=2.0 Q,外电路负载电阻为R=5.0QO2）交变电动势的表达式（设线圈由中性面位置开. 卜始转动）；F ；.3）4）线圈转动90的过程中，通过负载电阻 R的电 一人 广 量。（结果保留到小数点后一位）a职.如图所示，处于匀强磁场

8、中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 L=lm ,导轨平面与水平面成 8=37角，下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与 TOC o 1-5 h z 导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。（g=10rn/s2, sin37 =0.6, cos37 = 0.8）1）画出金属棒沿导轨下滑时的受力示意图.2）金属棒下滑速度达到稳定时，安培力的功率为8W,求 /该速度的大小；二. .：3）在上问中，若R=2Q,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向。（2）设金属棒运动达到稳定时，速度为 v,所受安培

9、力为F,棒在沿导轨方向受力平衡mg sin 日 一 Nmg cos 日一 F =0此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率 Fv=P P8v =二F 0.2 100.6 -0.25 0.8P8Q由、两式解得 v = =m/s=10m/sF 0.2 100.6 -0.25 0.8（3）设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为1,磁场的磁感应强度为 BRp = i2rPR ,82由、两式解得 B = =T=0.4Tvl 10 1磁场方向垂直导轨平面向上.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ竖直放置，其宽度1 = 1m, 一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连

10、接阻值为R= 0.40 勺电阻，质量为 m=0.01 kg、电阻为r=0.30 皿金属棒ab紧贴在 导轨上.现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中 ab始终保持水平，且 与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段 为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g=10 m/s2（忽略ab棒运动过程中对 原磁场的影响）,试求：磁感应强度B的大小.当t=1.5 s时，重力对金属棒ab做功的功率；金属棒ab在开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量;(1) 0.1 T(2)0.7 W (3)0.26 JM XX a xX1.5 2】tfs 乙X jS XX X9.在如图甲所示的电

11、路中，螺线管匝数 n=1500匝，横截面积S = 20cm2。螺(1分)=0.12(A)(1 分). t；：t求出E = 1.2（2）根据全电路欧姆定律(V)线管导线电阻r = 1.0 R Ri = 4.0 R R2= 5.0 R C=30仙F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B按如图乙所示的规律变化。求：1）求螺线管中产生的感应电动势；2）闭合S,电路中的电流稳定后，求 电阻Ri的电功率；3） S断开后，求流经R2的电量。解：（1）根据法拉第电磁感应定律根据求出2P =I 2Ri2P = 5.76 x 10 (W(1分)(1分)E n- =n S.（3 分）(3) S断开后，流经

12、 R的电量即为S闭合时C板上所带的电量 Q电容器两端的电压U = IR2=0.6 (V)(1分)流经 R 的电量 Q = CU= 1.8X10-5(C)(2 分)10.如图所示，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0=370,在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于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 Q的直流电源，另一端接有电阻 R=5.0 Q 现把一个质量为 m=0.040kg 的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触Ro=5.0 Q,金属导轨电阻不计,良好，与金属导

13、轨接触的两点间的导体棒的电阻 g 取 10m/s2。已知 sin37o=0.60, cos37=0.80,(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。(1) 0.75A(2) 0.15N(3) 0.09N ,沿斜面向上11.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ所在平面与水平面成30 角，两导轨的间距l=0.50m, 一端接有阻值 R=1.0。的电阻。质量 m=0.10kg 的金属棒ab置于导轨上，与轨道垂直，电阻 r=0.25Q整个装置处于磁感应 强度B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。t=0时刻，对金属棒施加一平行于导轨向上的

14、外力 F,使之由静止开始运动，运动过程中电路 中的电流随时间t变化的关系如图乙所示。电路中其他部分电阻忽略不计，g取 10m/s2,求：4.0s末金属棒ab瞬时速度的大小；3.0s末力F的瞬时功率；(3)已知04.0s时间内电阻R上产生的热量为0.64J,试计算这段时间内F 对金属棒所做的功。(1)由图乙可得：t=4.0s时，I=0.8A。E = BLv 解得 v=2m/s根据I =R r(2)由I =旦 和感应电流与时间的线性关系可知，金属棒做初速度为零的 R - r匀加速直线运动。由运动规律v = at解得4.0s内金属棒的加速度大小 a =0.5m/s2对金属棒进行受力分析，根据牛顿第二

15、定律得：F -mg sin30 - F安=ma又F安=BIl由图乙可得，t =3.0s时I =0.6A 解得F安=0.3N 外力F =0.85N由速度与电流的关系可知t=3s时v =1.5m/s根据 P = Fv解得 P=1.275w(3)根据焦耳定律：Q=I2RtQ = I2rt解得在该过程中金属杆上产生的热量Q = 0.16J电路中产生的总热量为：Q总=0.80J|(2分)We = Q 总对金属棒，根据动能定理：12-mv2 -0 =WF WG W安 2WG = -mgsSin30. 2 s = - at解得 WG - -2.0JF对金属棒所彳的功为 Wf =3.0J12.如图甲所示，光滑

16、且足够长的平行金属导轨 MN PCs定在同一水平面上， 两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Q。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.2。的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力 F沿水平方向拉金属 杆ab,使之由静止开始运动做匀加速直线运动，电压传感器可将 R两端的电 压U即时采集并输入电脑，获得电压 U随时间t变化的关系如图乙所示。(1)求金属杆的瞬时速度随时间变化的表达式；(2)求第2s末外力F的大小；(3)如果水平外力从静止起拉动杆 2s所做的功为1.2J ,求整个回路中产生 的焦耳热是多少。接电脑电 压 传 感 器XA xRU xXX XX X二FX XX XXXXXXXXX-Q乙解