万考题-全国中小学题库

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1．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置，不同的电源非静电力做功的本领有所不同，物理学中用电动势来描述电源的这种特性。

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如图所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为-e。

①请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势 $\text{[math]}$ ；

②在金属棒产生电动势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，并求出这个非静电力F的大小。

科学家发现导体两端的温度差也能产生电动势，这种电动势称为温差电动势。我们用图乙所示的简化模型来分析。一段长度为L的直导线AB沿Ox轴放置，A端位于坐标原点处。与恒温热源接触后，A端温度恒为T₁ ， B端温度恒为T₂（T₂1）。假定导线上相同位置处的温度相同，不同位置处的温度沿x方向均匀变化，导线形状随温度的变化忽略不计。

①若温差电动势的大小与导线两端的温度差成正比，比例系数为s_AB ，求导线AB两端的电动势 $\text{[math]}$ ；

②从微观上来看，可认为：温度越高，金属离子（即原子失去自由电子后的剩余部分）热运动的平均动能越大，与之相比，自由电子热运动平均动能随温度的变化可以忽略不计。如图乙所示，取导线中长为△x的一个薄层，自由电子受到左侧金属离子的碰撞比右侧的强，薄层两端就形成了压强差，自由电子会发生定向运动。已知薄层两端的压强差与其两端的温度差成正比，且比例系数为nk，n为单位体积内的自由电子数（假设导线中各处n都相同）k为常数。导线AB的横截面积为S，电荷量为-e，忽略自由电子与金属离子之间及自由电子彼此间的库仑作用。请利用自由电子的受力特点，结合电动势的定义式，推导得出温差电动势的表达式。

难度：中等题型:常考题来源：北京市海淀区2021届高三上学期物理期末自测试卷

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2．如图所示，正方形MNPQ内的两个三角形区域充满匀强磁场，形状与MNPQ完全相同的闭合导线框M′N′P′Q′在外力作用下沿轴线OO′水平向左匀速运动。设通过导线框的感应电流为i，逆时针方向为电流的正方向，当t=0时M′Q′与NP重合，在M′Q′从NP到临近MQ的过程中，下列图像中能反映i随时间t变化规律的是（）

A:

B:

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：重庆市2021届普通高中物理学业水平选择性考试适应性测试试卷

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3．现有一磁场垂直穿过阻值恒定的固定的闭合金属线框，该磁场随时间的变化如图所示。对于线框中a、b、c、d、e五个时段的感应电流，下列说法中正确的是（）

A: a和b时段的感应电流不相同

B: d时段的感应电流最大

C: c时段的感应电流最大

D: c和e时段的感应电流均为零

难度：中等题型:模拟题来源：云南省玉溪市2021届普通高中高三上学期物理第一次教学质量检测试卷

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4．厂商通过在手机背面安装感应线圈来实现无线充电，如图是一种结构紧凑的双层感应线圈设计图，a、b为线圈的两端。当线圈处在向上增强的磁场中时，感应电流流向及两线圈之间的安培力方向应为（）

A: 从a端流出，两层线圈相互排斥

B: 从a端流出，两层线圈相互吸引

C: 从b端流出，两层线圈相互排斥

D: 从b端流出，两层线圈相互吸引

难度：中等题型:模拟题来源：上海市徐汇区上海中学2021届高三上学期物理一模试卷

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5．磁单极子自1932年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现（）

A: 先逆时针后顺时针的感应电流

B: 先顺时针后逆时针的感应电流

C: 逆时针方向的持续流动的感应电流

D: 顺时针方向的持续流动的感应电流

难度：中等题型:模拟题来源：上海市嘉定区2021届高三上学期物理一模试卷

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6．如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t=0时，线框开始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（）

A:

B:

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：辽宁省2021届普通高等学校物理招生考试适应性测试试卷

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7．如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B=kt（k为大于零的常量）。一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动。在t=0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t=T时刻，线框恰好完全进入磁场。在线框匀速进入磁场的过程中（）

A: 线框中的电流始终为逆时针方向

B: 线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：湖北省2021届普通高中物理学业水平选择性考试模拟演练试卷

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8．如图（a）所示，距离为L的两根足够长光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨与水平面夹角为 $\text{[math]}$ 。质量为m，电阻为r的金属棒 $\text{[math]}$ 垂直放置于导轨上，导轨所在平面内有垂直于导轨斜向上的匀强磁场。导轨的P、M两端接在外电路上，电阻R的阻值为 $\text{[math]}$ ，电容器的电容为C，电容器的耐压值足够大。在开关 $\text{[math]}$ 闭合、 $\text{[math]}$ 断开的状态下将金属棒 $\text{[math]}$ 由静止释放（运动过程中 $\text{[math]}$ 始终保持与导轨垂直并接触良好），金属棒的 $\text{[math]}$ 图像如图（b）所示。导轨电阻不计，重力加速度为g。

求磁场的磁感应强度大小；

在开关 $\text{[math]}$ 闭合、 $\text{[math]}$ 断开的状态下，当导体棒加速下滑的距离为x时电阻R产生的焦耳热为Q，则此时金属棒的速度、加速度分别是多少？

现将开关 $\text{[math]}$ 断开， $\text{[math]}$ 闭合，由静止释放金属棒后，金属棒做什么运动？

难度：中等题型:模拟题来源：河南省郑州市2021届高三上学期物理第一次质量检测试卷

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9．如图所示，方向竖直向下的匀强磁场中，有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两根相同的光滑导体棒 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，质量均为m，静止在导轨上。 $\text{[math]}$ 时，棒 $\text{[math]}$ 受到一瞬时冲量作用而以初速度v₀向右滑动。运动过程中， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示，回路中的电流用I表示。下列说法中正确的是（）

A:

B:

C:

D:

难度：中等题型:模拟题来源：河南省郑州市2021届高三上学期物理第一次质量检测试卷

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10．如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 $\text{[math]}$ 的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求金属棒与导轨间的动摩擦因数；

求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；

已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。

难度：中等题型:模拟题来源：河北省2021届高三普通高中物理学业水平选择性考试模拟演练试卷

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