高考物理电学大题整理

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 ＝5.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω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

BLv E ==3.0Ｖ，

（１分） 根据闭合电路欧姆定律，通过Ｒ的电流 I ＝

R

r E

+= ０．50Ａ。 （1分）

电阻R 两端的电压 U ＝IR ＝２．5Ｖ。 (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 R I P 2=＝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 的单匝正方形线框abc ｄ,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a ｂ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a ｂ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=BL ｖ…………………（１分) 所以通过线框的电流为 I ＝

R

BLv R E 44= ……………………（1分） (2）ａb 边两端电压为路端电压 U ab =I ·3Ｒ……………………(1分) 所以U ab = 3B Ｌｖ／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

R

v L B 432= ……………………（２分）

图

10

B

N

Q

图13

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=0.80Ω,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 ＝0.20Ω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 ＝

r

R E

+=０.５A (2分） （２）M 、N 两端电压为路端电压,则ＵM Ｎ=IR =０.4V (2分） (3)每秒钟重力势能转化为电能Ｅ= I 2(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的匀强

磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V 、内阻r =０.5０Ω

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R ０=2．5Ω,金属

导轨电阻不计,g 取10m ／ｓ2。已知sin37º=0．6０,co ｓ37º=0.８0，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 ＝

r

R E

+＝1．5Ａ…………2分 （2)导体棒受到的安培力:

F 安=B ＩL =0．30N …………2分

（3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力Ｆ1＝ mg sin3７º=0.24Ｎ

图14

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 ｓin ３７º+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S 1闭合S 2断开,电压表和电流表的示数分别为U 1和Ｉ1,金属棒仍处于静止状态；再将S 2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I 2时,

牛顿第二定律，

(1分）

设金属棒到达NQ 端时的速度为v ，根据运动学公式，aL v 22

=, （１分)

由以上两式解得: m

L

mg BdI v )(22μ-=

。 （2分）

(2）当金属棒静止不动时，金属棒的电阻1

1

I U r =

，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，rt I Q 2

2=, （2分）

根据运动学公式，t v

L 2

=

，将(１)的结果代入,解得 (1分） mg

BdI Lm

I U I Q μ-=2112

22。

(1分)

图16