时间:2018-10-13 01:57:08
1、简答题 如图所示，有一对与电阻R=0.5Ω相连的平行导轨M和N，它们在同一水平面上，现加一匀强磁场，磁感应强度B=1T，磁场方向竖直向下，两导轨间距离L=0.05m，一质量m=0.01kg导体杆a、b垂直放在导轨上，ab杆和导轨电阻均不计，ab与导轨间动摩擦因数μ=0.1．今以F的水平恒定拉力拉ab，使它以恒定速度v=4m/s向右运动，（g=10m/s2）
求：（1）在图中标出通过电阻R中的电流方向；
（2）电阻R消耗的功率；
（3）水平的恒定拉力F的功率．
参考答案：解（1）由右手定则判断得知：ab棒中感应电流方向由b到a，则R中电流方向如图．
（2）感应电动势 E=BLv=0.2V
感应电流 I=ER=0.4A
故电阻R消耗的功率P=I2R=0.08W
（3）因导体杆匀速运动，则有：F=Ff+BIL=μmg+B2L2vR
代入数据解得：水平恒定拉力F=0.03N
由?PF=Fv
得?拉力F的功率PF=0.12W
答：
（1）在图中标出通过电阻R中的电流方向如图；
（2）电阻R消耗的功率是0.08W；
（3）水平的恒定拉力F的功率是0.12W．
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 一辆总质量为M=6.0×102?kg的太阳能汽车，使用太阳能电池供电，它的集光板能时刻正对着太阳．太阳能电池可以对电动机提供U=120V电压和I=10A的电流，汽车正常工作时，车上电动机将电能转化为机械能的效率η为60%．已知太阳向外辐射能量的总功率为P总=3.9×1026W．太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗．太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率P0=1.0×103W/m2．半径为R的球面积公式为S=4πR2．
（1）若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍，求这辆车行驶的最大速度；
（2）根据题目所给出的数据，估算太阳到地球表面的距离．
参考答案：（1）电动机的功率?P=UI=1200W?
电动机输出的机械功率?P机=ηP电=720W?
当汽车以最大速度行驶时?F牵=Ff=0.05Mg=300N?
根据?P机=F牵vm?
求出最大速度?vm=2.4m/s?
（2）设太阳到地面的距离是R，以太阳为 球心，以R为半径的面积为S=4πR2
由题意可知P总×72%S=P0?得：R=
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 如图所示，一个遵命回路由两部分组成，右侧是水平面上的电阻为r的圆形导线；置于竖起方向均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行斜面导轨，宽度为d，其电阻不计．磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，下列判断不正确的有（ ）
A．圆形线圈中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱
B．导体棒a、b受到的安培力大小为mgsinθ
C．回路中的感应电流为
D．圆形导线中的电热功率为
?（r+R）
参考答案：C
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 如图所示，abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框，导体棒MN有电阻，可在ad边与bc边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处在垂直纸面向里的匀强磁场中，在MN由靠近ab边处向dc边匀速滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．矩形线框消耗的功率先减小后增大
B．MN棒中的电流强度先减小后增大
C．MN棒两端的电压先减小后增大
D．MN棒上拉力的功率先减小后增大
参考答案：导体棒MN向右运动的过程中，外电阻先增大后减小，当MN运动到线框中线时，外电路的电阻最大．
A、根据推论：当外电阻等于电源的内电阻时，电源的输出功率最大，由于外电阻与MN电阻的关系未知，无法判断线框消耗的功率如何变化．故A错误．
B、根据闭合电路欧姆定律I=ER+r得知，外电阻R先增大后减小，则MN棒中的电流强度减小后增大．故B正确．
C、MN棒做匀速运动，产生的感应电动势保持不变，外电阻先增大后减小，则MN棒两端的电压先增大后减小．故C错误．
D、MN棒做匀速运动，拉力的功率等于电路中电功率，根据P=E2R+r得知，拉力的功率先减小后增大．故D正确．
故选BD
本题解析：
本题难度：简单
5、计算题 竖直面内的矩形金属线框ABCD由单位长度阻值r0=0.4Ω/m的导线围成，边长分别为AB=a，BC=2a，且a=1m，在线框的左半部分有垂直于线框平面向外的匀强磁场，当磁感应强度随时间均匀增大时，与CD两点相连的电容器中的带电粒子恰好处于悬浮状态，带电粒子所带电量的绝对值为q=10-6C，质量为m=10-8Kg，电容器两水平带电板的距离为d，且d=
，已知重力加速度为g=10m/s2，求：
（1）带电粒子的电性；
（2）磁感应强度随时间的变化率；
（3）电路的总功率为多少？
参考答案：（1）上板带正电，粒子带负电。（2）
（3）
本题解析：
（1）当磁感应强度均匀增大时，线框中电流方向如图所示，所以电容器的上板带正电，粒子带负电。
（2）电路中的感应电动势
（1）
DC边两端的电压为
（2）
电容器两板的电势差为
（3）
带电粒子处于平衡状态，受到的电场力和重力相等，所以有：
（4）
又因为：
（5）
联立以上各式得：磁感应强度随时间的变化率
（6）
代入数据得：
（3）整个电路为纯电阻电路，由（1）式和（6）式得
（7）
电路中的总电阻为
（8）
所以电路的总功率
（9）
由（7）、（8）、（9）三式得
（10）
代入数据得
本题难度：一般