微元专题8823

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1、1.A.B.C.D.一根长为、横截面积为 的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为，电子的质量为，电荷量为 在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为，则金属棒内的电场强度大小为（）2.A.B.C.D.太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得的动量逐渐增加，从而产生加速度太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行有人设想在探测器上安装有面积极大、反射功率极高的太阳帆，并让它正对太阳已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为，探测器和太阳帆的总质量为，太阳

2、帆的面积为，此时探测器的加速度大小为（）（已知光子动量）3.A.B.C.D.根据量子理论：光子既有能量也有动量，光子的能量 和动量 之间的关系是，其中 为光速由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的冲量，也就对物体产生了一定的压强根据动量定理可近似认为：当动量为 的光子垂直照到物体表面，若被物体反射，则物体受到的冲量大小为；若被物体吸收，则物体受到的冲量大小为 某激光器发出激光束的功率为，光束的横截面积为 当该激光束垂直照射到某物体表面时，物体对该激光束的反光率为，则激光束对此物体产生的压强为（）4.近年来我国建立了许多风力发电厂某台风力发电机的输出功率为，输

3、出电压为，则输电线上的电流为 风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积某台风力发电机风轮机叶片的长度为，设空气的密度为，气流速度为，则在时间 内风轮机可以接受到的最大风能为 5.（1）如图所示，长度为 的金属棒处在磁感应强度为 的匀强磁场中，金属棒在外力的作用下以速度 匀速向右运动，试证明金属棒产生的电动势，并说明金属棒的哪一端电势高；（2）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质在上例中，还已知金属棒的横截面积为、单位体积内有 个自由电子，电子电量为 当该金属棒通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为试根据安培力

4、与洛伦兹力的关系推导电流的微观表达式；（3）将以上模型还原为一个实际问题如图所示，两端开口、内壁光滑直管质量为，中央有绝缘隔板，放在光滑水平面上中央隔板两侧有带等量正负电荷小球、，质量均为，带电量均为 处在磁感应强度为，方向竖直向下的匀强磁场中，不计二者间库仑力现给系统垂直直管的水平初速度，设以后运动过程中小球始终在管内求小球的最大速度和小球向右离开初位置的最远距离“物理模型”在物理学的研究和学习中起着非常重要的作用比如“金属霍尔效应”、“磁流体发电机”与“电磁流量计”本质上都和导体切割磁感线产生感应电动势是相同的物理模型：6.（1）如图所示，在时刻闭合开关，请在图中定性地画出流经小灯泡的电流

5、随时间变化的图象（2）经典电阻理论认为，导线的电阻时由于自由电子在电场力的作用下加速运动，然后与金属离子发生碰撞而引起的为方便研究，可以认为每次碰撞后电子的速度都为零，且电子连续两次碰撞的时间间隔都为导线的长度为、横截面积为，导线两端的电压为，电子电量为，质量为，导线中单位体积内电子数为 请你根据上述模型求导线中的热功率（3）实际上，导线中的自由电子既有定向运动，又有热运动，而且热运动的平均速率要远远大于定向运动的平均速率请定性分析（1）中小灯泡电流随时间变化规律的成因我们可以从宏观与微观两个角度来认识小灯泡的电阻7.（1）对于同一个物理问题，常常可以从宏观和微观两个不同角度进行研究，找出其内

6、在联系，从而更加深刻地理解其物理本质一段横截面积为，长为 的直导线，单位体积内有 个自由电子，电子质量为，该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为（a）求导线中的电流；（b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度，导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为，推到；（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为，单位体积内粒子数量 为恒量，为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略，其速率均为，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变，利用所学力学知识，导出容器壁单位面积所受粒子压力 与，和 的关系安安8.（1）如

7、图 所示，固定于水平面上的金属框架，处在竖直向下的匀强磁场中金属棒沿框架以速度 向右做匀速运动框架的与平行，与、垂直与的长度均为，在运动过程中始终与平行，且与框架保持良好接触磁场的磁感应强度为 请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒中的感应电动势；在上述情景中，金属棒相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关请根据电动势的定义，推导金属棒中的感应电动势（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景：如图 所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为 的绝缘细管，沿纸面以速度 向右做匀速运动在管的端固定一个电量为 的带正电小球（可看做质点）某时刻

8、将小球释放，小球将会沿管运动已知磁感应强度大小为，小球的重力可忽略在小球沿管从运动到的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功在电磁感应现象中：9.真空中放置的平行金属板可以用光电转换装置，如图所示光照前两板都不带电以光照射板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出假设所有逸出的电子都垂直于 板向 板运动，忽略电子之间的相互作用保持光照条件不变和 为接线柱已知单位时间内从 板逸出的电子数为，电子逸出的最大初动能为元电荷为（1）求 板和 板之间的最大电势差，以及将、短接时回路中的电流（2）图示装置可看作直流电源，求其电动势 和内阻（3）在 和 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为 外电阻上消耗的电

9、功率设为；单位时间内到达 板的电子，在从 板运动到 板的过程中损失的动能之和设为请推导证明：（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做出必要的说明）短10.（1）如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，半径为 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，是圆心，是竖直方向的直径一质量为、电荷量为的小球套在圆环上，并静止在 点，且与竖直方向的夹角不计空气阻力已知重力加速度为，a求电场强度 的大小；b若要使小球从 点出发能做完整的圆周运动，求小球初速度应满足的条件（2）如图乙所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为，一个质量为、电荷量为的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直细杆上，

10、杆足够长，环与杆的动摩擦因数为 现使圆环以初速度向上运动，经时间圆环回到出发位置不计空气阻力已知重力加速度为 求当圆环回到出发位置时速度 的大小研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究，找到解决的思路与方法，例如：模型法、等效法、分析法、图像法掌握并能运用这些方法在一定程度上比习得物理知识更加重要11.（1）“物理模型”在物理学的研究和学习中起着非常重要的作用比如“金属霍尔效应”、“磁流体发电机”与“电磁流量计”本质上都和导体切割磁感线产生感应电动势是相同的物理模型：如图所示，长度为 的金完成以下问题：属棒处在磁感应强度为 的匀强磁场中，金属棒在外力的作用下以速度 匀速向右运

11、动，试证明金属棒产生的电动势，并说明金属棒的哪一端电势高；（2）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质在上例中，还已知金属棒的横截面积为、单位体积内有 个自由电子，电子电量为 当该金属棒通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为试根据安培力与洛伦兹力的关系推导电流的微观表达式；（3）将以上模型还原为一个实际问题如图所示，两端开口、内壁光滑直管质量为，中央有绝缘隔板，放在光滑水平面上中央隔板两侧有带等量正负电荷小球、，质量均为，带电量均为 处在磁感应强度为，方向竖直向下的匀强磁场中，不计二者间库仑力现给系统垂直直管的水平初速度，设

12、以后运动过程中小球始终在管内求小球的最大速度和小球向右离开初位置的最远距离12.（1）通过公式推导验证：在时间内，对导线所做的功等于电路获得的电能，也等于导线中产生的焦耳热；（2）若导线的质量，长度，感应电流，假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率（下表中列出一些你可能会用到的数据）；阿伏伽德罗常数元电荷导线的摩尔质量（3）导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识如图所示，固定与水平面的 形导线框处于竖直向下的匀强磁场中金属直导线在与其垂直的水平恒力 作用下，在导线框上以速度 做匀速运动，速度 与恒力 方向相同；导线始终与导线框形成闭合电路已知导

13、线电阻为，其长度为，恰好等于平行导轨间距，磁场的磁感应强度为B忽略摩擦阻力和导线框的电阻电经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力 的表达式13.（1）单刀双掷开关 与 闭合瞬间导体棒受到的磁场力；（2）单刀双掷开关 与 闭合后导体棒运动稳定时的最大速度；（3）导体棒运动稳定后，单刀双掷开关 与 断开，然后与闭合，求此后能够在电阻上产生的电热和导体棒前冲的距离 如图，在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道、固定在水平面内，相距为一质量为、电阻的导体棒 垂直于、放在轨道上，与轨道接触良好若轨道左端 点接一电动势为、内阻为的电源和一阻值的电阻轨道左端 点接一单刀双掷开关，轨道的电阻不计求：