高考物理电学大题整理(简单)

1 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 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R 5 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 BLvE 1 分 根据闭合电路欧姆定律 通过R的电流 I 0 50A Rr E 1 分 电阻R两端的电压 U 2 5V 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 0 15 N 2 分 3 根据焦耳定律 电阻R上消耗的电功率 1 25W RIP 2 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 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 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 R BLv R E 44 2 ab边两端电压为路端电压 Uab I 3R 1 分 图 10 B v a bc d a b F B N M P Q R 图 13 2 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 t 2 分 R vLB 4 32 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 0 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r 0 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 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 rR E 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 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 R NM 图 16 图 14 a b E rB 3 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 1 5A 2 分 rR E 2 导体棒受到的安培力 F安 BIL 0 30N 2 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f 1 分 根据共点力平衡条件 mg sin37 f F安 1 分 解得 f 0 06N 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 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 mamgBlI 2 1 分 设金属棒到达NQ端时的速度为v 根据运动学公式 aLv2 2 1 分 由以上两式解得 A MN PQ B E R V 图 16 S1S2 4 2 分 m LmgBdI v 2 2 2 当金属棒静止不动时 金属棒的电阻 设金属棒在导轨上运动 1 1 I U r 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 rtIQ 2 2 2 分 根据运动学公式 将 1 的结果代入 解得 t v L 2 1 分 mgBdI Lm I U IQ 21 1 2 2 2 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 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 其中Bm为磁感t TT SnBm 2 cos 2 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 3 14 10 2s 所以线圈中感应电动势的最大值为 E 2 nBmS 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 rR E m 图 15 甲 B L 1 0 B 10 2T t 10 2s 0 1 573 144 71 1 0 图 15 乙 5 通过小灯泡电流的有效值为I Im 0 40A 22 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 1 4 周期内 线圈中感应电动势的平均值 nSE t B 通过灯泡的平均电流 trR BnS rR E I 1 分 通过灯泡的电荷量Q 4 0 10 3C rR BnS tI 2 分 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 h 如图 19 3 3 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 依题意 2 1 1 v m r k q m 1 分 D P R S 图 19 B h KA S2 S1 O R PQ O P r1 R v1 v1 6 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