- 电功、电功率
- 共109题
4.如图所示,某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”,若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场,磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,电源的电动势为E=3V,内阻r=0.1Ω,限流电阻R0=4.9Ω,玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V,则( )
正确答案
解析
A、由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极,在电源外部电流由正极流向负极,因此电流由边缘流向中心;器皿所在处的磁场竖直向上,由左手定则可知,导电液体受到的磁场力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转;故A错误;
B、电压表的示数为1.5V,则根据闭合电路的欧姆定律:E=U+IR0+Ir,所以电路中的电流值:I==
=0.3A,
液体所受的安培力大小为:F=BIL=BIa=0.1×0.3×0.05=1.5×10﹣3N.故B错误;
C、液体的等效电阻为R=0.9Ω,10s内液体的热能Q=I2Rt=0.32×0.9×10=0.81J.故C错误;
D、玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,则液体热功率为P热=I2R=0.32×0.9=0.081W,故D正确.
考查方向
解题思路
在电源外部,电流由正极流向负极;由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向,从而判断出液体的旋转方向;根据闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流值,然后根据安培力的公式计算安培力的大小,根据焦耳定律计算热功率,从而即可求解.
知识点
20.粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框,置于正方形有界匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直于线框平面,图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L。现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场,并且速度始终与线框最先进入磁场的那条边垂直。在通过如图所示的位置时,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
设线框的电阻为R,
甲图中:ab两点间的电势差等于外电压,其大小为U=E=
B•2Lv=
BLv,电流为I=
=
;乙图中:ab两点间的电势差等于外电压的
,其大小为U=
E=
B•2Lv=
BLv,电流为I=
;丙图中:ab两点间的电势差等于
,电流为I=
;丁图中:ab两点间的电势差等于
,电流为I=
;由上分析可知AB正确。
甲图中的安培力,乙图中的安培力
,所以甲乙相等;丙图中安培力
,丁图
,丙图,丁图相等,但是四幅图不等,C错;由于电流相等,所以电功率也相等,所以D正确。
考查方向
解题思路
根据导体垂直切割磁感线产生的感应电动势公式E=BLv和欧姆定律,分析ab两点间的电势差的大小和感应电流的大小
易错点
掌握导体切割磁感线时产生的感应电动势公式E=BLv,分析电势差与电动势的关系,也可以画出电路的等效电路图,根据等效电路图求解导线的电势降落
知识点
如图所示,匀强磁场Ⅰ、Ⅱ区的宽度都为2L,磁场区Ⅰ和Ⅱ之间的无磁场区宽度为L,磁场Ⅰ、Ⅱ区内的磁感应强度大小均为B,边长为2L、总电阻为R的均匀正方形导线框abcd,以速度v向右匀速运动,求:
16.边刚进入区域Ⅱ时,线框所受安培力的大小
17.框bc边刚进入区域Ⅰ开始计时,到线框bc边刚离开区域Ⅱ停止计时,在这段时间内线框中电流生热的平均功率
正确答案
解析
bc边刚进入区域Ⅱ时,ab边在区域Ⅰ中,则
考查方向
解题思路
根据欧姆定律求出导线中的电流.根据焦耳定律求出线框中电流产生的热量.最后根据平均功率定义求解.
易错点
要能够把法拉第电磁感应定律与电路知识结合运用.平均功率等于这个过程产生的总热量比上总时间
正确答案
解析
bc、ad只有一边在磁场中时,线框受力为
从bc边刚进入区域Ⅰ到bc边刚离开区域Ⅱ,用时
在这段时间内安培力做功大小为
在这段时间内线框中电流生热的平均功率
考查方向
解题思路
根据欧姆定律求出导线中的电流.根据焦耳定律求出线框中电流产生的热量.最后根据平均功率定义求解.
易错点
要能够把法拉第电磁感应定律与电路知识结合运用.平均功率等于这个过程产生的总热量比上总时间
7. 如图所示,顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时导体棒位于顶角O处,则流过导体棒的电流强度I、导体棒内产生的焦耳热Q、导体棒做匀速直线运动时水平外力F、导体棒的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是
正确答案
解析
A、0到t时间内,导体棒的位移为:x=v0t
t时刻,导体棒的长度为:l=x
导体棒的电动势为:E=Blv0
回路总电阻为:R=(2x+x)r
电流强度为:,故I的大小保持不变.电流方向b→a 故A正确.
C、导体棒匀速直线运动,水平外力与安培力二平衡,则有:,故C正确.
D、t时刻导体棒的电功率:P=I2R′=•v0tr=
,故D错误.
B、因为:P∝t
所以:Q=Pt=
,Q﹣t图线是开口向上的抛物线,故B错误.
考查方向
解题思路
求出t时刻导体棒的有效长度,结合切割产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律求出电流强度与时间的关系式.
导体棒在0~t时间内电流大小恒定,抓住R与时间正比,通过平均功率,根据Q=Pt求出产生的焦耳热Q.
导体棒做匀速直线运动时,水平外力等于安培力,根据平衡条件求出水平拉力的表达式
易错点
综合考查了切割产生的感应电动势、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律等知识点,综合性较强,关键得到感应电流不变
知识点
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