高中物理电学计算题专题.docx

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高中物理电学计算题专题

高中物理电学计算题专题

12如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm。

电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入两板间。

若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力。

那么滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？

此时电源的输出功率为多大？

（g取10m/s2）

13三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A。

若将它们连接成如图1、图2的电路，且灯泡都正常发光，

（1）试求图1电路的总电流和电阻R2消耗的电功率。

（2）分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。

14如图所示，MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨，相距l=50cm。

导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。

一根电阻为r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动。

两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接，图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω。

其余电阻忽略不计。

已知当金属棒ab不动时，质量m=10g、带电量q=－10－3C的小球以某一速度v0沿金属板A和C的中线射入板间，恰能射出金属板（g取10m/s2）。

求：

（1）小球的速度v0；

（2）若使小球在金属板间不偏转，则金属棒ab的速度大小和方向；

（3）若使小球能从金属板间射出,则金属棒ab匀速运动的速度应满足什么条件？

15.如图所示，一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的右端通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离为d。

在t=0时，圆形导线框内的磁感应强度B从B0开始均匀增大；同时，有一质量为m、带电量为q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间（该液滴可视为质点）。

该液滴恰能从两板间作匀速直线运动，然后液滴在电场强度大小（恒定）、方向未知、磁感应强度为B1、宽为L的（重力场、电场、磁场）复合场（磁场的上下区域足够大）中作匀速圆周周运动．求：

⑴磁感应强度B从B0开始均匀增大时，试判断1、2两板哪板为正极板？

磁感应强度随时间的变化率K=？

⑵（重力场、电场、磁场）复合场中的电场强度方向如何？

大小如何？

⑶该液滴离开复合场时，偏离原方向的距离。

16．两根光滑的长直金属导轨MN、MN＇平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M＇处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。

长度也为L，阻值同为R的金属棒ab垂直导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。

ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q，求：

（1）ab运动的速度大小；

（2）电容器所带的电荷量q。

17．如图所示，da、cb为相距L的平行导轨（电阻可以忽略不计），a、b间接有一个固定电阻，阻值为R。

长直细金属杆MN可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v匀速滑动（平移），v的方向和da平行杆MN有电阻，每米长的电阻值为R，整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面（dabc平面）向里。

（1）求固定电阻R上消耗的电功率为最大时θ角的值；

（2）求杆MN上消耗的电功率为最大时θ角的值。

18、如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。

一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.20Ω。

开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。

将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。

取g=10m/s2，

求：

（1）线圈下边缘刚进入磁场时，线圈产生电流的大小和方向；

（2）线圈进入磁场过程中产生的电热Q。

19、如图所示，足够长的金属导轨MN和PQ与R相连，平行地放在水平桌面上，质量为m的金属杆可以无摩擦地沿导轨运动．导轨与ab杆的电阻不计，导轨宽度为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面．现给金属杆ab一个瞬时冲量I0，使ab杆向右滑行．

（1）求回路的最大电流．

（2）当滑行过程中电阻上产生的热量为Q时，杆ab的加速度多大？

（3）杆ab从开始运动到停下共滑行了多少距离？

20、如图所示，一个质量m=0.1kg、阻值R=0.5Ω的正方形金属框，放在表面绝缘且光滑的斜面顶端（框上边与从AA‘重合），自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB‘平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（框下边与BB‘重合）。

设金属在下滑过程中的速度为v时所对应的位移为s，那么v2—s图象如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上。

试问：

（1）根据v2—s图象所提供的信息，计算出斜面倾角

和匀强磁场的宽度d。

（2）匀强磁场的磁感应强度为多大?

金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少?

21、两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动，设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好，重力加速度为g，求：

（1）ab杆匀速运动的速度v1；

（2）ab杆所受拉力F；

（3）ab杆以v1匀速运动时，cd杆以v2（v2已知）匀速运动，则在cd杆向下运动

过程中，整个回路中产生的焦耳热．

22、如图光滑斜面的倾角θ＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1＝1m，bc边的长l2＝0.6m，线框的质量m＝1kg，电阻R＝0.1Ω，线框用细线通过定滑轮与重物相连，重物质量M＝2kg，斜面上ef线与gh线（ef∥gh∥pq）间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B1＝0.5T，gh线与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.5T．如果线框从静止开始运动，当ab边进入磁场时恰好做匀速直线运动，ab边由静止开始运动到gh线所用的时间为2.3s,求：

（1）求ef线和gh线间的距离；

（2）ab边由静止开始运动到gh线这段时间内产生的焦耳热；

（3）ab边刚进入gh线瞬间线框的加速度．

23、如图所示，足够长的光滑平行金属导轨cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环，两圆环面平行且竖直。

在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路，两金属杆质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计。

整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。

当用水平向右的恒力F=

mg拉细杆a，达到匀速运动时，杆b恰好静止在圆环上某处，试求：

（1）杆a做匀速运动时，回路中的感应电流；

（2）杆a做匀速运动时的速度；

（3）杆b静止的位置距圆环最低点的高度。

24、如图甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。

在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。

测得金属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。

⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；

⑵写出水平力F随时间变化的表达式；

⑶已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

25、如图，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距d0．现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计）．求：

（1）棒ab在离开磁场下边界时的速度；

（2）棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热；

（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况．

26.如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L=1m，两轨道之间用R=2Ω电阻连接，一质量为m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直，静止地放在轨道上，杆及轨道的电阻均忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间关系如图10（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，经过位移s=2.5m时，撤去拉力，导体杆又滑行了s′=2m停下．求：

（1）导体杆运动过程中的最大速度；

（2）拉力F作用过程中，电阻R上产生的焦耳热；

27、如图甲所示，光滑绝缘水平面上一矩形金属线圈abcd的质量为m、电阻为R、ad边长度为L，其右侧是有左右边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，ab边长度与有界磁场区域宽度相等，在t=0时刻线圈以初速度v0进入磁场，在t=T时刻线圈刚好全部进入磁场且速度为vl，此时对线圈施加一沿运动方向的变力F，使线圈在t=2T时刻线圈全部离开该磁场区，若上述过程中线圈的v—t图象如图乙所示，整个图象关于t=T轴对称．

（1）求t=0时刻线圈的电功率；

（2）线圈进入磁场的过程中产生的焦耳热和穿过磁场过程中外力F所做的功分别为多少?

（3）若线圈的面积为S，请运用牛顿第二运动定律和电磁学规律证明：

在线圈进人磁场过程中

28、如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m，轨道的MM´端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN´端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N´P´平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN´重合．现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP´．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求：

（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；

（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；

（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热

29.如图所示,水平虚线L1、L2之间是匀强磁场,磁场方向水平向里，磁场高度为h。

竖直平面内有一等腰梯形线框，底边水平，其上下边长之比为5:

1，高为2h。

现使线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落，当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0，在DC边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动。

求:

（1）DC边刚进入磁场时，线框的加速度

（2）从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中，线框的机械能损失和重力做功之比

30.如图，面积S=0.2m2的线圈，匝数n=630匝，总电阻r=1.0Ω，线圈处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t按图（b）