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湖南省长沙市雅礼中学2015-2016学年高二上学期月考物理试卷(10月份)


2015-2016 学年湖南省长沙市雅礼中学高二(上)月考物理试卷(10 月份)

一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分,第 1-8 小题每小题只有一个选项符合 题目的要求;第 9-12 小题有多个选项符合题目的要求,全部选对得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不选得 0 分) 1. 自然界的电和磁等现象都是相互联系的, 很多物理

学家为寻找它们之间的联系做出了贡献, 下列说法正确的是( )

A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 B.英国物理学家麦克斯韦认为,恒定的磁场会在空间激发感生电场 C.法拉第发现了电磁感应现象,并总结出了法拉第电磁感应定律 D.洛伦兹认为,磁铁和电流产生磁场的原因都是由于运动电荷的定向移动

2.现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接,在开关闭 合、线圈 A 放在线圈 B 中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端 P 向左加速滑动 时,电流计指针向右偏转.由此可以判断( )

A.线圈 A 向上移动或滑动变阻器滑动端 P 向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转 B.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转 C.滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央 D.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向

3.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物.下列相关的说法中正 确的是( )

A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作

C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递减少热损耗

4.如图,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨 CD、EF,导轨上置有一金 属棒 MN.t=0 时起释放棒,并给棒通以图示方向的电流,且电流强度与时间成正比,即 I=kt, 其中 k 为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.则棒的速度 v 随时间 t 变化的图象可能 是( )

A.

B.

C.

D.

5.在同一光滑斜面上放同一导体棒,如图所示是两种情况的剖面图.它们所在空间有磁感应 强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上:两次导体棒 A 分别通有电流 I1 和 I2,都处于静止平衡.已知斜面的倾角为 θ ,则( )

A.I1:I2=cosθ :1 B.I1:I2=1:1 C.导体棒 A 所受安培力大小之比 F1:F2=sinθ :cosθ D.斜面对导体棒 A 的弹力大小之比 N1:N2=cos θ :1
2

6.如图所示,A 是一个边长为 L 的正方形导线框,每边长电阻为 r.现维持线框以恒定速度 v 沿 x 轴运动,并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域.以顺时针方向为电流的正方向, Ubc=φ b﹣φ c,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则 bc 两点间的电势差随时间变化的图 线应为( )

A.

B.

C.

D.

7.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个 D 形金属盒.两金属盒处在垂直于 盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝 时都得到加速,如图所示.现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的 是( )

A.减小磁场的磁感应强度 B.减小狭缝间的距离 C.增大高频交流电压 D.增大金属盒的半径

8.在如图所示的电路中,a、b 为两个完全相同的灯泡,L 为自感线圈,E 为电源,S 为开关, 关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( )

A.合上开关,a 先亮,b 后亮;断开开关,a、b 同时熄灭 B.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭

C.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a、b 同时熄灭 D.合上开关,a、b 同时亮;断开开关,b 先熄灭,a 后熄灭

9.如图所示,某人在自行车道上从东往西沿直线以速度 v 骑行,该处地磁场的水平分量大小 为 B1,方向由南向北,竖直分量大小为 B2,方向竖直向下.自行车把为直把、金属材质,且 带有绝缘把套,两把手间距为 L.只考虑自行车在地磁场中的电磁感应,下列结论正确的是 ( )

A.图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低 B.图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势高 C.自行车左车把的电势比右车把的电势高 B2Lv D.自行车在十字路口左拐改为南北骑向,则自行车车把两端电势差要降低

10.如图所示是质谱仪的工作原理示意图,加速电场的电压为 U,速度选择器中的电场强度为 E,磁感应强度为 B1,偏转磁场的磁感应强度为 B2,一电荷量为 q 的带正电的粒子在加速电场 中加速后进入速度选择器,刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动,测得直径为 d,照 相板上有记录粒子位置的胶片,下列表述正确的是( )

A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.粒子在速度选择器中做匀加速直线运动 C.所有粒子进入偏转磁场时的速度相同 D.粒子质量为

11.一条形磁铁端细线悬挂处于静止状态,一金属环从条形磁铁的正上方内静止开始下落, 如图所示,在下落过程中,下列判断中正确的是( )

A.在下落过程中金属环内产生电流,且电流的方商始终不变 B.在下落过程中金属环的加速度始终等于 g C.磁铁对细线的拉力始终大于其自身的重力 D.金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量

12.如图所示,在边长为 a 的正方形区域内有匀强磁场,磁感应强度为 B,其方向垂直纸面向 外,一个边长也为 a 的单匝正方形导线框架 EFGH 正好与上述磁场区域的边界重合,导线框的 电阻为 R.现使导线框以周期 T 绕其中心 O 点在纸面内匀速转动,经过 导线框转到图中虚线 位置,则在这 时间内( )

A.顺时针方向转动时,感应电流方向为 E→F→G→H→E B.平均感应电动势大小等于

C.平均感应电动势大小等于

D.通过导线框横截面的电荷量为

二、填空题(本题共 3 小题,共 16 分,把答案填在相应横线上或按题目要求作答) 13.一多用电表的电阻挡有三个倍率,分别是×1、×10、×100.用×10 挡测量某电阻时, 操作步骤正确, 发现表头指针偏转角度很小, 为了较准确地进行测量, 应换到__________挡. 如 果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是__________,若补上该步骤 后测量,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是__________Ω .

14.某同学测量阻值约为 25kΩ 的电阻 Rx,现备有下列器材: A.电流表(量程 100 μ A,内阻约为 2kΩ ) ; B.电流表(量程 500 μ A,内阻约为 300Ω ) ; C.电压表(量程 15V,内阻约为 100kΩ ) ; D.电压表(量程 50V,内阻约为 500kΩ ) ; E.直流电源; F.滑动变阻器(最大阻值 1kΩ ,额定功率 1W) ; G.电键和导线若干. 电流表应选__________,电压表应选__________. (填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实 验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题: ①__________; ②__________.

15.某实验小组利用如图甲所示电路测定一节电池的电动势和内电阻,备有下列器材:

①待测电池,电动势约为 1.5V(小于 1.5V) ②电流表,量程 3mA ③电流表,量程 0.6A ④电压表,量程 1.5V ⑤电压表,量程 3V ⑥滑动变阻器,0~20Ω ⑦开关一个,导线若干 (1)请选择实验中需要的器材__________(填标号) . (2)按电路图将实物(如图乙所示)连接起来. (3) 小组由实验数据作出的 U﹣I 图象如图丙所示, 由图象可求得电源电动势为__________V, 内电阻为__________Ω .

三、计算题(本题共 3 小题,共 36 分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤, 有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位∠嗟 16.如图所示的电路中,电源电动势 E=10V,内阻 r=0.5Ω ,电动机的电阻 R0=1.0Ω ,电阻 R1=1.5Ω ,电动机正常工作时,电压表的示数 U1=3.0V,求: (1)电源的总功率; (2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率; (3)电源的效率.

17.如图所示,一矩形金属框架与水平面成 θ =37°角,宽 L=0.4m,上、下两端各有一个电 阻 R0=2Ω ,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀 强磁场, 磁感应强度 B=1.0T. ab 为金属杆, 与框架良好接触, 其质量 m=0.1kg、 电阻 r=1.0Ω , 杆与框架的动摩擦因数 μ =0.5.杆 ab 由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,框架上端 电阻 R0 中产生的热量 Q0=0.5J. (sin37°=0.6,cos37°=0.8) ,取 g=10m/s .求: (1)流过 R0 的最大电流 (2)从开始到速度达到最大的过程中,ab 杆沿斜面下滑的距离 (3)在 1s 时间内通过杆 ab 横截面的最大电量.
2

18. (14 分)如图所示,一个带正电的粒子沿磁场边界从 A 点射入左侧磁场,粒子质量为 m、 电荷量为 q,其中区域Ⅰ、Ⅲ内是垂直纸面向外的匀强磁场,左边区域足够大,右边区域宽度 为 1.3d,磁感应强度大小均为 B,区域Ⅱ是两磁场间的无场区,两条竖直虚线是其边界线, 宽度为 d;粒子从左边界线 A 点射入磁场后,经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到 A 点,若粒子在左 侧磁场中的半径为 d,整个装置在真空中,不计粒子的重力.

(1)求:粒子从 A 点射出到回到 A 点经历的时间 t (2)若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场,粒子仍能回到 A 点,求:电场强度 E.

2015-2016 学年湖南省长沙市雅礼中学高二(上)月考物理试卷(10 月份)

一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分,第 1-8 小题每小题只有一个选项符合 题目的要求;第 9-12 小题有多个选项符合题目的要求,全部选对得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不选得 0 分) 1. 自然界的电和磁等现象都是相互联系的, 很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献, 下列说法正确的是( )

A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 B.英国物理学家麦克斯韦认为,恒定的磁场会在空间激发感生电场 C.法拉第发现了电磁感应现象,并总结出了法拉第电磁感应定律 D.洛伦兹认为,磁铁和电流产生磁场的原因都是由于运动电荷的定向移动 考点:物理学史. 分析:根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可. 解答: 解:A、奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系,故 A 正确; B、英国物理学家麦克斯韦认为,变化的磁场会在空间激发感生电场,故 B 错误; C、法拉第发现了电磁感应现象,并总结出了法拉第电磁感应定律,故 C 正确; D、安培认为,磁铁和电流产生磁场的原因都是由于运动电荷的定向移动,故 D 错误;

故选:AC 点评:本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记 忆,这也是考试内容之一.

2.现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接,在开关闭 合、线圈 A 放在线圈 B 中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端 P 向左加速滑动 时,电流计指针向右偏转.由此可以判断( )

A.线圈 A 向上移动或滑动变阻器滑动端 P 向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转 B.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转 C.滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央 D.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向 考点:楞次定律. 专题:压轴题. 分析: 由题意可知线圈 B 中产生使电流表指针向右偏转的条件, 则分析各选项可得出正确答案. 解答: 解:由题意可知当 P 向左加速滑动时,线圈 A 中的电流应越来越小,则其磁场减小, 此时线圈 B 中产生了电流使指针向右偏转;故可知当 B 中的磁通量减小时,电流表指向右偏; A、A 向上移动时 B 中磁通量减小,指针向右偏转,而滑动变阻器滑动端 P 向右加速滑动时,B 中磁通量增大,故指针应向左偏转,故 A 错误; B、当铁芯拔出或断开开关时,A 中磁场减小,故 B 中磁通量减小,指针向右偏转,故 B 正确; C、滑片匀速运动时,A 中也会产生变化的磁场,故 B 中同样会产生感应电流,故指针不会静 止,故 C 错误; D、由以上分析可知,D 错误; 故选 B. 点评: 本题无法直接利用楞次定律进行判断, 但是可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的 条件,即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象.

3.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物.下列相关的说法中正 确的是( )

A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递减少热损耗 考点:电磁灶的结构和原理. 专题:应用题. 分析:电磁炉是利用感应电流使锅体发热而工作的;由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势 与磁通量的变化率成正比,与磁场变化的频率有关;锅体只能使用铁磁性材料. 解答: 解:A、锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,故 A 正确; B、直流电不能产生变化的磁场,在锅体中不能产生感应电流,电磁炉不能使用直流电,故 B 错误; C、锅体只能用铁磁性导体材料,不能使用绝缘材料制作锅体,故 C 错误; D、电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电 能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,故 D 错误; 故选 A. 点评:本题从常用的电器电磁炉入手,考查其原理和工作情况,电磁炉是利用电流的热效应和 磁效应的完美结合体,它的锅具必须含磁性材料,最常见的是不锈钢锅.

4.如图,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨 CD、EF,导轨上置有一金 属棒 MN.t=0 时起释放棒,并给棒通以图示方向的电流,且电流强度与时间成正比,即 I=kt, 其中 k 为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.则棒的速度 v 随时间 t 变化的图象可能 是( )

A.

B.

C.

D. 考点:导体切割磁感线时的感应电动势;安培力. 专题:电磁感应与电路结合. 分析:通过通电导线处于磁场中,受到安培力,由左手定则来确定安培力的方向,并得出安培 力的大小,再根据牛顿第二定律来运动与力综合分析,从而即可求解. 解答: 解:当从 t=0 时刻起,金属棒通以 I=kt,则由左手定则可知,安培力方向垂直纸面 向里,使其紧压导轨,则导致棒在运动过程中,所受到向上的摩擦力, 由 N=F=BIL 可知,MN 棒对导轨的压力不断增大,摩擦力 f=μ N 增大,根据牛顿第二定律得: mg﹣μ BIL=ma,I=kt,则得:a=g﹣ 则做加速度减小的加速运动. t,所以加速度减小,由于速度与加速度方向相同,

当滑动摩擦力等于重力时,加速度为零,则速度达到最大,其动能也最大.当安培力继续增 大时,导致加速度方向竖直向上,则出现加速度与速度方向相反,因此做加速度增大的减速 运动.根据速度与时间的图象的斜率表示加速度的大小,故 B 正确. 故选:B 点评: 本题运用动力学方法分析导体棒的运动情况, 关键抓住安培力与时间的关系分析合力的 变化,从而棒的合力情况,并借助于牛顿第二定律来解题.

5.在同一光滑斜面上放同一导体棒,如图所示是两种情况的剖面图.它们所在空间有磁感应 强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上:两次导体棒 A 分别通有电流 I1 和 I2,都处于静止平衡.已知斜面的倾角为 θ ,则( )

A.I1:I2=cosθ :1 B.I1:I2=1:1 C.导体棒 A 所受安培力大小之比 F1:F2=sinθ :cosθ D.斜面对导体棒 A 的弹力大小之比 N1:N2=cos θ :1 考点:安培力;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用. 专题:共点力作用下物体平衡专题. 分析:导体棒受重力、支持力和安培力处于平衡,根据共点力平衡求出安培力、支持力大小之 比,根据 F=BIL 求出电流之比. 解答: 解:导体棒受力如图,根据共点力平衡得, F1=mgsinθ ,N1=mgcosθ . F2=mgtanθ , .
2

所以导体棒所受的安培力之比

: 1.

斜面对导体棒的弹力大小之比



因为 F=BIL,所以 故选 AD.

.故 A、D 正确,B、C 错误.

点评:解决本题的关键正确地进行受力分析,运用共点力平衡进行求解.

6.如图所示,A 是一个边长为 L 的正方形导线框,每边长电阻为 r.现维持线框以恒定速度 v 沿 x 轴运动,并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域.以顺时针方向为电流的正方向, Ubc=φ b﹣φ c,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则 bc 两点间的电势差随时间变化的图 线应为( )

A.

B.

C.

D. 考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律. 专题:电场力与电势的性质专题. 分析:由线圈运动时切割磁感线的长度,由 E=BLv 可求得感应电动势,则由欧姆定律可得出电 流与电压;再由右手定则可得出电流的方向,从而确定电势的高低. 解答: 解:0﹣ ,线框在磁场外,力与电流为 0. ﹣2 ,由右手定则可得出电流的方向为逆时针的方向,维持线框以恒定速度 V 沿 X 轴运动, 所以感应电动势和电流不变, 根据法拉第电磁感应定律,则有:Ubc= .

2 ﹣4 ,线框全部进入磁场,感应电流为 0,但感应电动势 BLv,则 Ubc=BLv. 4 ﹣5 ,线框左边切割磁感线,由右手定则可得出电流的方向为顺时针的方向,维持线框以 恒定速度 V 沿 X 轴运动,所以感应电动势和电流不变, 根据法拉第电磁感应定律,则有:Ubc= 故选:B. 点评:本题考查的是线框穿磁场产生感应电流的典型情景 电磁感应与图象的结合一般考查选择题,注意在解答时尽量采用排除法寻找答案,先找到各 图中的不同点,主要分析不同点即可得出正确答案. 同时注意线圈进与出磁场时,画出等效电路,从而准确求出 bc 两点的电压. .

7.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个 D 形金属盒.两金属盒处在垂直于 盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝 时都得到加速,如图所示.现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的 是( )

A.减小磁场的磁感应强度 B.减小狭缝间的距离 C.增大高频交流电压 D.增大金属盒的半径 考点:质谱仪和回旋加速器的工作原理. 专题:带电粒子在磁场中的运动专题. 分析:回旋加速器中带电粒子在电场被加速,每通过电场,动能被增加一次;而在磁场里做匀 速圆周运动,通过磁场时只改变粒子的运动方向,动能却不变.因此带电粒子在一次加速过程 中,电场电压越大,动能增加越大.但从 D 形盒中射出的动能,除与每次增加的动能外,还与 加速次数有关.所以加速电压越大,回旋次数越少,推导出最大动能的表达式,分析最大动能 与磁感应强度和 D 形金属盒半径的关系. . 解答: 解:带电粒子从 D 形盒中射出时的动能 Ekm= mvm (1)
2

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则圆周半径 R=

(2)

由(1) (2)可得 Ekm= 显然,当带电粒子 q、m 一定的,则 Ekm∝R B 即 Ekm 随磁场的磁感应强度 B、D 形金属盒的半径 R 的增大而增大,与加速电场的电压和狭缝距离无关, 故选 D. 点评:本题回旋加速器考查电磁场的综合应用:在电场中始终被加速,在磁场中总是匀速圆周 运动.所以容易让学生产生误解:增加射出的动能由加速电压与缝间决定.原因是带电粒子在 电场中动能被增加,而在磁场中动能不变.
2 2

8.在如图所示的电路中,a、b 为两个完全相同的灯泡,L 为自感线圈,E 为电源,S 为开关, 关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( )

A.合上开关,a 先亮,b 后亮;断开开关,a、b 同时熄灭 B.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭 C.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a、b 同时熄灭 D.合上开关,a、b 同时亮;断开开关,b 先熄灭,a 后熄灭 考点:自感现象和自感系数. 分析:当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来电流 的变化,根据楞次定律来分析两灯亮暗顺序. 解答: 解:由图可以看出,a、b 灯泡在两个不同的支路中,对于纯电阻电路,不发生电磁 感应,通电后用电器立即开始正常工作,断电后停止工作.但对于含电感线圈的电路,在通 电时,线圈产生自感电动势,对电流的增大有阻碍作用,使 a 灯后亮,则合上开关,b 先亮, a 后亮.当断开电键时,线圈中产生自感电动势,由 a、b 及电感线圈组成一个回路,两灯同 时逐渐熄灭.故 C 正确. 故选 C. 点评:对于线圈要抓住这个特性:当电流变化时,线圈中产生自感电动势,相当于电源,为回 路提供瞬间的电流.

9.如图所示,某人在自行车道上从东往西沿直线以速度 v 骑行,该处地磁场的水平分量大小 为 B1,方向由南向北,竖直分量大小为 B2,方向竖直向下.自行车把为直把、金属材质,且 带有绝缘把套,两把手间距为 L.只考虑自行车在地磁场中的电磁感应,下列结论正确的是 ( )

A.图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低 B.图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势高

C.自行车左车把的电势比右车把的电势高 B2Lv D.自行车在十字路口左拐改为南北骑向,则自行车车把两端电势差要降低 考点:导体切割磁感线时的感应电动势;电势. 专题:电磁感应与电路结合. 分析:自行车辐条和车把切割磁感线,由右手定则判断电势的高低,由 E=BLv 求产生的感应电 动势. 解答: 解: A、B 自行车从东往西行驶时,辐条切割地磁场水平分量的磁感线,根据右手定则判断可知, 图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低,故 A 正确,B 错误. C、自行车左车把切割地磁场竖直分量的磁感线,由右手定则知,左车把的电势比右车把的电 势高 B2Lv.故 C 正确. D、自行车左拐改为南北骑向,自行车车把仍切割磁感线,车把感应电动势方向不变,竖直分 量大小为 B2 不变则车把两端电势差不变.故 D 错误. 故选:AC. 点评:本题首先要有空间想象能力,再运用右手定则判断电势的高低,求感应电动势时,要注 意地磁场的方向,不能搞错.

10.如图所示是质谱仪的工作原理示意图,加速电场的电压为 U,速度选择器中的电场强度为 E,磁感应强度为 B1,偏转磁场的磁感应强度为 B2,一电荷量为 q 的带正电的粒子在加速电场 中加速后进入速度选择器,刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动,测得直径为 d,照 相板上有记录粒子位置的胶片,下列表述正确的是( )

A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.粒子在速度选择器中做匀加速直线运动 C.所有粒子进入偏转磁场时的速度相同

D.粒子质量为 考点:质谱仪和回旋加速器的工作原理. 分析:带电粒子先经电场加速后,再进入速度选择器,电场力与洛伦兹力平衡,速度必须为 v= 的粒子才能通过选择器,然后进入磁场做匀速圆周运动,打在 S 板的不同位置.在磁场中 由洛伦兹力提供向心力,根据半径公式分析比荷与轨迹半径的关系. 解答: 解:A、粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, 由牛顿第二定律得:qvB2=m ,解得: = ,知道粒子电量后,便可求出 m 的质量,所以

质谱仪可以用来分析同位素,故 A 正确; BC、在速度选择器中做匀速直线运动的粒子能进入偏转磁场, 由平衡条件得:qvB1=qE,粒子速度:v= ,故 B 错误,C 正确; ,

D、粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qvB2=m 以及 B1qv=qE; 解得:m= 故选:ACD. ;故 D 正确;

点评:质谱仪工作原理应采取分段分析的方法,即粒子加速阶段,速度选择阶段,在磁场中运 动阶段.

11.一条形磁铁端细线悬挂处于静止状态,一金属环从条形磁铁的正上方内静止开始下落, 如图所示,在下落过程中,下列判断中正确的是( )

A.在下落过程中金属环内产生电流,且电流的方商始终不变 B.在下落过程中金属环的加速度始终等于 g C.磁铁对细线的拉力始终大于其自身的重力 D.金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量 考点:楞次定律;功能关系.

分析:金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落过程中,穿过环的磁通量变化,导致环中产 生感应电动势,从而出现感应电流,又出现安培力,导致环运动状态发生变化. 解答: 解:A、当环从静止下落过程中,由于磁通量先变大后变小,导致环中出现感应电流 方向相反.故 A 错误; B、当环从静止下落过程中,由于磁通量变大,导致环中出现感应电流,受到安培阻力,在下 落过程中金属环的加速度小于 g,除线圈位于磁铁的正中央,故 B 错误, C、由 B 分析可知,受到安培阻力,由作用力与反作用力关系可得环对磁铁的作用力,使得磁 铁对细线的拉力大于其自身的重力,除线圈处于磁铁的正中央.C 错误; D、当环从静止下落过程中,由于磁通量变大,导致环中出现感应电流,受到安培阻力,则除 了重力作功外,还有安培力做功,导致下落过程中减小的重力势能,部分用来增加动能,还 有部分用来产生内能.故 D 正确; 故选:D. 点评:考查楞次定律、牛顿第三定律,同时运用机械能守恒定律及满足守恒的条件.

12.如图所示,在边长为 a 的正方形区域内有匀强磁场,磁感应强度为 B,其方向垂直纸面向 外,一个边长也为 a 的单匝正方形导线框架 EFGH 正好与上述磁场区域的边界重合,导线框的 电阻为 R.现使导线框以周期 T 绕其中心 O 点在纸面内匀速转动,经过 导线框转到图中虚线 位置,则在这 时间内( )

A.顺时针方向转动时,感应电流方向为 E→F→G→H→E B.平均感应电动势大小等于

C.平均感应电动势大小等于

D.通过导线框横截面的电荷量为 考点:法拉第电磁感应定律;电流、电压概念;楞次定律. 分析:根据楞次定律判断感应电流的方向. 运用法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势大小. 根据电量的表达式求出通过导线框横截面的电荷量. 解答: 解:A、由于虚线位置是经过 到达的,而且线框是顺时针方向转动,所以线框的磁 通量是变小的. 根据楞次定律,感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同,即感应电流产生的磁场方向为垂直 纸面向外,根据右手定则,我们可以判断出感应电流的方向为:E→H→G→F→E,故 A 错误. B、根据法拉第电磁感应定律得:平均感应电动势 E= =

0C=

a,0A= a,AB=AC

根据几何关系找出有磁场穿过面积的变化△s=

解得:E=

,故 B 错误.

C、通过 B 选项分析知道平均感应电动势,故 C 正确. D、通过导线框横截面的电荷量 q= t= t= 正确. 故选 CD. 点评:对于感应电流方向的判断要按照步骤解决. 结合几何关系能够找出有效面积的变化. ? = ,故 D

二、填空题(本题共 3 小题,共 16 分,把答案填在相应横线上或按题目要求作答) 13.一多用电表的电阻挡有三个倍率,分别是×1、×10、×100.用×10 挡测量某电阻时, 操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到×100 挡.如果 换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是欧姆调零,若补上该步骤后测 量,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是 2200Ω .

考点:用多用电表测电阻. 专题:实验题;恒定电流专题. 分析:用欧姆表测电阻,应选择适当的档位‖使指针指在中央刻度线附近,欧姆表换挡后要重 新进行欧姆调零;欧姆表指针示数与档位的乘积是欧姆表示数. 解答: 解:用×10 挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,说明所 选档位太小,为了较准确地进行测量,应换到×100 挡. 如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是:重新进行欧姆调零; 由图示表盘可知,该电阻的阻值是 22×100=2200Ω . 故答案为:×100;欧姆调零;2200. 点评:本题考查了欧姆表档位的选择与欧姆表读数、欧姆表使用注意事项,用欧姆表测电阻, 应选择适当的档位‖使指针指在中央刻度线附近,欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零;欧姆表 指针示数与档位的乘积是欧姆表示数.

14.某同学测量阻值约为 25kΩ 的电阻 Rx,现备有下列器材: A.电流表(量程 100 μ A,内阻约为 2kΩ ) ; B.电流表(量程 500 μ A,内阻约为 300Ω ) ;

C.电压表(量程 15V,内阻约为 100kΩ ) ; D.电压表(量程 50V,内阻约为 500kΩ ) ; E.直流电源; F.滑动变阻器(最大阻值 1kΩ ,额定功率 1W) ; G.电键和导线若干. 电流表应选 B,电压表应选 C. (填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实 验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题: ①电流表应采用内接的方法; ②滑动变阻器应采用分压器方式的接法.

考点:伏安法测电阻. 专题:实验题;恒定电流专题. 分析:合理选择实验器材,先选必要器材,再根据要求满足安全性,准确性,方便操作的原则 选择待选器材.电流表的接法要求大电阻内接法,小电阻外接法.滑动变阻器是小电阻控制大 电阻,用分压式接法. 解答: 解: (1)电阻上是最大电流: ,故电流表

应选择 B;因直流电源的电压是 20V,故量程是 50V 的电压表的使用效率偏低,应选择电压表 C; (2)因待测电阻约为 25KΩ ,大电阻故用内接法;因是小电阻控制大电阻,若用限流式接法, 控制的电压变化范围太小,则应用分压式接法. 故答案为:B,C ①电流表应采用内接的方法;②滑动变阻器应采用分压器方式的接法

点评:实验电路所用器材的要求要熟练掌握,读数的要求,误差来源的分析,变阻器的分压与 限流式区别要弄清楚.

15.某实验小组利用如图甲所示电路测定一节电池的电动势和内电阻,备有下列器材:

①待测电池,电动势约为 1.5V(小于 1.5V) ②电流表,量程 3mA ③电流表,量程 0.6A ④电压表,量程 1.5V ⑤电压表,量程 3V ⑥滑动变阻器,0~20Ω ⑦开关一个,导线若干 (1)请选择实验中需要的器材①③④⑥⑦(填标号) . (2)按电路图将实物(如图乙所示)连接起来. (3)小组由实验数据作出的 U﹣I 图象如图丙所示,由图象可求得电源电动势为 1.45V,内电 阻为 3.22Ω .

考点:测定电源的电动势和内阻. 专题:实验题. 分析: (1)根据电池电动势选择电压表,根据电路最大电流选择电流表,为方便实验操作, 在保证安全的前提下,要选择最大阻值较小的滑动变阻器. (2)根据伏安法测电源电动势与内阻的实验原理图将电路连线补充完整. (3) 电源的 U﹣I 图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势, 图象斜率的绝对值是电源的内阻. 解答: 解: (1)电池和导线开关为必选;故①⑦必选;

干电池电动势约为 1.5V,电压表应选:④,根据实验数据得出最大电流为 0.57A,因此电流 表应选:③; 滑动变阻器只有一个,故选:⑥; ②根据伏安法测电源电动势与内阻的实验原理图得出实物图如下图.

③由闭合电路欧姆定律可知 U=E﹣Ir,再由数学知识可知, 图象与纵坐标的交点为电源的电动势故电源的电动势为 1.45V; 而图象的斜率表示电源的内阻,r= = =3.22Ω ;

故答案为: (1)①③④⑥⑦; (2)如图; (3)1.45,3.22. 点评:本题考查了实验器材的选取、作实验电路图、求电动势与内阻,知道实验器材的选取原 则、知道实验原理、掌握应用图象法处理实验数据的方法即可正确解题.

三、计算题(本题共 3 小题,共 36 分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤, 有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位∠ 16.如图所示的电路中,电源电动势 E=10V,内阻 r=0.5Ω ,电动机的电阻 R0=1.0Ω ,电阻 R1=1.5Ω ,电动机正常工作时,电压表的示数 U1=3.0V,求: (1)电源的总功率; (2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率; (3)电源的效率.

考点:电功、电功率. 专题:恒定电流专题.

分析: (1)通过电阻两端的电压求出电路中的电流 I,电源的总功率为 P=EI,即可求得; (2)由 U 内=Ir 可求得电源内阻分得电压,电动机两端的电压为 U=E﹣U1﹣U 内,电动机消耗的 功率为 P 电=UI;电动机将电能转化为机械能的功率为 P 机=P 电﹣I R0. (3)由 P 热=I r 可求的电源内阻消耗的功率,电源的输出功率为 P 出=P﹣P 热.则可由效率公式 求得电源效率. 解答: 解: (1)电路中的电流为 I= 电源的总功率为 P=EI=10×2W=20W; (2)电源内阻分得电压为 U 内=Ir=2×0.5V=1V, 电动机两端的电压为 U=E﹣U1﹣U 内=(10﹣3﹣1)V=6V, 电动机消耗的电功率为 P 电=UI=6×2W=12W; 电动机将电能转化为机械能的功率为 P 机=P 电﹣I R0=12W﹣2 ×1W=8W. (3)电源内阻消耗的功率为 P 内=I r=2 ×0.5W=2W, 电源的输出功率为 P 出=P﹣P 热=20﹣2W=18W. 则电源的效率为:η = 答: (1)电源的总功率为 20W. (2)电动机消耗的电功率为 12W,将电能转化为机械能的功率为 8W. (3)电源的效率为 90%. 点评:对于电动机电路,关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路:当电动机正常工作 时,是非纯电阻电路;当电动机被卡住不转时,是纯电阻电路.对于电动机的输出功率,往往 要根据能量守恒求解. ×100%= ×100%=90%;
2 2 2 2 2 2

A=2A;

17.如图所示,一矩形金属框架与水平面成 θ =37°角,宽 L=0.4m,上、下两端各有一个电 阻 R0=2Ω ,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀 强磁场, 磁感应强度 B=1.0T. ab 为金属杆, 与框架良好接触, 其质量 m=0.1kg、 电阻 r=1.0Ω , 杆与框架的动摩擦因数 μ =0.5.杆 ab 由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,框架上端 电阻 R0 中产生的热量 Q0=0.5J. (sin37°=0.6,cos37°=0.8) ,取 g=10m/s .求: (1)流过 R0 的最大电流
2

(2)从开始到速度达到最大的过程中,ab 杆沿斜面下滑的距离 (3)在 1s 时间内通过杆 ab 横截面的最大电量.

考点:导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电磁感应中的能量转化. 专题:电磁感应——功能问题. 分析: (1)导体棒沿斜面向下先做加速运动,后做匀速运动,导体棒达到最大速度时,受力 平衡,写出受力平衡的方程,即可求得最大电流; (2)当电阻 R0 中产生的热量 Q0=0.5J,根据焦耳定律分析电路中产生的总热量.棒下滑过程 中,重力势能转化为棒的动能、回路的焦耳热和摩擦生热,根据动能定理解答该题. (3)通过 ab 杆的最大电量 qm=Imt. 解答: 解: (1)当导体棒做匀速运动时,速度最大,感应电流最大,则有 BImL+μ mgcosθ =mgsinθ 得, 通过 ab 棒的最大电流为 流过 R0 的最大电流为 I0= Im=0.25A (2)据题意,Q0=0.5 J,由 Q=I Rt 得知电路中产生的总热量为 Q 总=4Qo=2 J 感应电动势为 ε =IR 总=0.5×2V=1.0V 此时杆的速度为 由动能定理得 求得杆下滑的路程
2

(3)通过 ab 杆的最大电量 qm=Imt=0.5×1C=0.5C 答:

(1)流过 R0 的最大电流为 0.25A. (2)从开始到速度达到最大的过程中,ab 杆沿斜面下滑的距离是 11.56m (3)在 1s 时间内通过杆 ab 横截面的最大电量是 0.5C. 点评:该题是电磁感应的综合应用,涉及到受力平衡、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆 定律以及能量的转化与守恒,综合性相对较强,要求的能力也比较高.

18. (14 分)如图所示,一个带正电的粒子沿磁场边界从 A 点射入左侧磁场,粒子质量为 m、 电荷量为 q,其中区域Ⅰ、Ⅲ内是垂直纸面向外的匀强磁场,左边区域足够大,右边区域宽度 为 1.3d,磁感应强度大小均为 B,区域Ⅱ是两磁场间的无场区,两条竖直虚线是其边界线, 宽度为 d;粒子从左边界线 A 点射入磁场后,经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到 A 点,若粒子在左 侧磁场中的半径为 d,整个装置在真空中,不计粒子的重力.

(1)求:粒子从 A 点射出到回到 A 点经历的时间 t (2)若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场,粒子仍能回到 A 点,求:电场强度 E.

考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动; 牛顿第二定律; 向心力; 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题:带电粒子在复合场中的运动专题. 分析: (1)画出粒子运动的轨迹,根据圆的对称性求出其运动轨迹的半径,由牛顿第二定律 和向心力公式求出其速率,由运动学公式求解时间 t. (2)在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场,当粒子向右通过电场时将要被加速,向左通过电 场时将要被减速.画出轨迹示意图,根据动能定理和几何知识进行求解. 解答: 解: (1)因粒子从 A 点出发,经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到 A 点,由对称性可知粒 子做圆周运动的半径为 r=d,如右侧上图.

由 Bqv=m

得 v= = .

所以运行时间为 t=

(2)设在区域Ⅱ内加速的粒子到Ⅲ区的速度为 v1 由动能定理:qEd= mv1 ﹣ mv
2 2

设在区域Ⅲ内粒子做圆周运动的半径为 r,分析粒子运动的轨迹,如图所示, 粒子沿半径为 d 的半圆运动至Ⅱ区,经电场加速后,在Ⅲ区又经半圆运动返回电场减速到边 界线的 A 点,此时设 AN=x 则:x=2(r﹣d) 此后, 粒子每经历一次“回旋”, 粒子沿边界线的距离就减小 x, 经过 n 次回旋后能返回 A 点. 必须满足:nx=2d(n=1、2、3、?) 求得: (n=1、2、3、?)

半径 r 太大可能从右边飞出磁场,所以必须满足下面条件: 由 r≤1.3d,得: 即 , (n=4、5、6、?)

由公式:Bqv1=m

;得:

, (n=4、5、6、?)

代入得: 答:

(n=4、5、6、?)

(1)粒子从 A 点射出到回到 A 点经历的时间 t 为



(2)若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场,粒子仍能回到 A 点,电场强度 E 应为 (n=4、5、6、?) .

点评:本题是带电粒子在组合场中运动的问题,解题关键是画出粒子的运动轨迹,运用几何知 识求解轨迹半径满足的条件.


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