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高二物理实验班零班第一次月考题(磁场,电磁感应,交流电)


丰城中学高二实验班及零班第一次月考物理试题
2012-09-23 一 . 不 定 项 选 择 题 ( 每 小 题 4 分 , 共 计 40 分 ) 1、 MN 板 两 侧 都 是 磁 感 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 , 方 V 向 如 图 ,带 电 粒 子( 不 计 重 力 )从 a 位 置 以 垂 直 B 方 向 的 速 度 V 开 始 运 动 , 依 次 通

过 小 孔 b、 c、 d, M a b B c B d N

已 知 ab = bc = cd, 粒 子 从 a 运 动 到 d 的 时 间 为 t, 则 粒 子 的 荷 质 比 为 : A、
?
tB

B、

4? 3 tB

C、

tB 2?

D、

3? tB

2、 带 电 粒 子 ( 不 计 重 力 ) 以 初 速 度 V 0 从 a 点 进 入 匀 强 磁 场 , 如 图 。 运 动 中 经 过 b 点 , oa=ob。 若 撤 去 磁 场 加 一 个 与 y 轴 平 行 的 匀 强 电 场 ,仍 以 V 0 从 a 点 进 入 电 场 , 粒 子 仍 能 通 过 b 点 , 那 么 电 场 强 度 E 与 磁 感 强 度 B 之 比 E/B 为 : A、 V 0 B、 1 C、 2V 0 D、
V0 2

y a V0 O b x

3、如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的左上方固定一直导线, 导线与磁场垂直,若给导线通以垂直于纸面向里的电流,则 A、磁铁对桌面压力增大 C、桌面对磁铁没有摩擦力 B、磁场对桌面压力减小 D、桌面对磁铁摩擦力向右

4、如图,空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初 速度由A点进入这个区域沿直线运动,从C点离开区域;如果这个区 B 域只有电场,则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场,则 粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下,从A到B点、A到C 点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3,比较t1、t2和t3的大小,则有(粒子重力忽略不计) A C D

1

A.t1=t2=t3 C.t1=t2<t3

B.t2<t1<t3 D.t1=t3>t2

5.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨 A 和 B,与长直导线平行且 在同一水平面上,在金属导轨 A、B 上套有两段可以自由滑动的导体 CD 和 EF,如图 1 所示,若用力使导体 EF 向右运动,则导体 CD 将 A.保持不动 B.向右运动 C.向左运动 D.先向右运动,后向左运动 6.如图 11 所示,在光滑水平桌面上有两个金属圆环,在它们圆心连线中点正上方有一个 条形磁铁,当条形磁铁自由下落时,将会出现的情况是 A.两金属环将相互靠拢 B.两金属环将相互排斥 C.磁铁的加速度会大于 g D.磁铁的加速度会小于 g 7、用同种材料粗细均匀的电阻丝做成 ab、cd、ef 三根导线,ef 较长, 分别放在电阻可忽略的光滑的平行导轨上,如图 12-3-9 所示,磁场是 均匀的,用外力使导线水平向右作匀速运动(每次只有一根导线在导轨 ........... 上),而且每次外力做功功率相同,则下列说法正确的是( . A、ab 运动得最快 C、导线产生的感应电动势相等 B、ef 运动得最快 D、每秒钟产生的热量不相等 )

8.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如

2

图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合电键的瞬间,铝环向上跳起.若保持电键闭合,则 A.铝环不断升高 B.铝环停留在某一高度 C.铝环跳起到某一高度后将回落 D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变 9.如图 a 所示,一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中,并绕过 ab、cd 中点的轴 OO′以角速 度 ? 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角 ? = 45 ? 时(如图 b)为计时起点,并规定 当电流流动方向为 abcda 时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是( )

A

B

C

D

10.如图所示,L1、L2 是高压输电线,图中两电表示数分别是 220V 和 10A,已知甲图中原副线圈匝数比为 100:1,乙图中原副线圈 匝数比为 1:10,则( )

A.甲图中的电表是电压表,输电电压为 22000 V B.甲图是电流互感器.输电电流是 100 A C.乙图中的电表是电压表,输电电压为 22000 V D.乙图是电流互感器,输电电流是 100 A 二、实验题:本题共 3 小题,共 16 分。把答案填在答题卡的横线上 11.(6 分)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝
d
o

ao bo n2

A R

3

u1

n1

V

P

c

数比为 10:1,b 是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在 原线圈 c、d 两端加上交变电压,其瞬时值表达式为 u1=220 2 sin314t(V),则 (1)当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表的示数 为_________V (2)单刀双掷开关与 a 连接,在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中,电压表示数 ________(填“变大”、“变小”或“不变”) (3)当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,电流表示数________(填“变大”、“变小”或“不变”) 12、(6 分) 某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上,如 图甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边,当转盘(及磁铁) 转动时,引起磁感强度测量值周期性地变化,该变化与转盘转动的周期一致。经过操作, 该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。
B/mT 条形磁铁

磁感强度传感器

3.0 2.0 1.0 0 -1.0 -2.0 -3.0

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

1.3

t/s

图甲 图乙

(1)在图像记录的这段时间内,圆盘转动的快慢情况是___________________。 (2)圆盘匀速转动时的周期是_______s。 (3)该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈,当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的 磁通量最大时。按照这种猜测( )

(A)在 t = 0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化。 (B)在 t = 0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化。 (C)在 t = 0.1s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值。

4

(D)在 t = 0.15s 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达 到了最大值。 13、(4 分)物理学家法拉第在研究电磁学时,亲手做过 许多实验。如图所示的实验就是著名的电磁旋转实验,这种现 象是:如果载流导线附近只有磁铁的一个极,磁铁就会围绕导线旋转;反之,载流导线也会 围绕单独的某一磁极旋转。这一装置实际上就成为最早的电动机。图中 A 是可动磁铁,B 是固定导线,C 是可动导线,D 是固定磁铁。图中黑色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分 都浸没在汞中),下部接在电源上。请你判断这时自上向下看,A 将__________转动和 C 将__________转动(填顺时针还是逆时针)。 三.计算题(本题共 4 小题,共 44 分) 14. (10 分)发电机的转子是匝数为 100 匝,边长为 20cm 的正方形线圈,将它置于 磁感应强度 B=0.05T 的匀强磁场中,绕着垂直于磁场方向的轴以 ω=100πrad/s 的角速度 转动,当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时.线圈和外电路的总电阻 R=10Ω. (1)写出交变电流瞬时值表达式; π (2)线圈从计时开始,转过 过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少? 3

15. (10 分)竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的 匀强磁场中,B=1.1T,管道半径 R=0.8m,其直径 POQ 在竖直线 上, 在管口 P 处以 2m/s 的速度水平射入一个带电小球, 可把它视 为质点,其电荷量为 lO-4C(g=lOm/s2),试求: (1)小球滑到 Q 处的速度为多大? (2)若小球从 Q 处滑出瞬间,管道对它的弹力正好为零,小球的质量为多少?

16. (12 分)如图甲所示,在两平行金属板的中线 OO′某处放置一个粒子源,粒子源
5

沿 OO′方向连续不断地放出速度 v0=1.0×105m/s 的带正电的粒子.在直线 MN 的右侧分布范 围足够大的匀强磁场,磁感应强度 B=0.01πT,方向垂直纸面向里,MN 与中线 OO′垂直. 两平行金属板的电压 U 随时间变化的 U - t 图线如图乙所示.已知带电粒子的荷质比
q m ? 1 . 0 ? 10 C / kg ,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计,若 t=0.1s 时刻粒子
8

源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场(设在每个粒子通过电场区域的时间内,可以 把板间的电场看作是恒定的).求: (1)在 t=0.1s 时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小和方向. (2)从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间. M 100
O O


U/V VV

0

图甲 N

0.1 0.2 0.3 0.4 t/s 图乙

17、(12 分)有足够长的平行金属导轨,电阻不计,导轨光滑,间距 l ? 2 m .现将导轨沿 与水平方向成 ? ? 30 角倾斜放置. 在底部接有一个 R ? 3 ? 的电阻. 现将一个长为 l ? 2 m 、
0

质量 m ? 0 . 2 kg 、电阻 r ? 2 ? 的金属棒自轨道顶部沿轨道自由滑下,经一段距离后进入一 垂直轨道平面的匀强磁场中(如图 12-17 所示).磁 场上部有边界,下部无边界,磁感应强度 B ? 0 . 5T .金

6

属棒进入磁场后又运动了 S ? 30 m 后开始做匀速直线运动,在做匀速直线运动之前这段时
/

间内电阻 R 上产生了 Q ? 36 J 的内能( g ? 10 m / s ).求:
2

(1)金属棒进入磁场后速度 ? ? 15 m / s 时的加速度 a 的大小及方向; (2)磁场的上部边界距顶部的距离 S.

丰城中学高二实验班及零班第一次月考物理试题答题卡
一 . 不 定 项 选 择 题 ( 每 小 题 4 分 , 共 计 40 分 )
题号 答案 1 D 2 C 3 A 4 C 5 B 6 BD 7 B 8 CD 9 D

座位号
10 AD

二、实验题:本题共 3 小题,共 16 分。把答案填在答题卡的横线上

班 级 :

11.22,

不变,

变大

12. 先快慢不变,后越来越慢,

0.2 ,

AC

13. 逆时针,顺时针 三.计算题(本题共 4 小题,共 44 分) 14. 解析:感应电动势最大值为 Em=nBSω. Em=100×0.05×0.2×0.2×100πV=20πV 20π Im= A=2πA, R ∴i=Imsinωt=2πsin100πtA nΔΦ nΔΦ π (2)线圈从计时开始,转过 过程中通过线圈某一截面的电荷量 q= I t= Δt= . R 3 ΔtR π 从中性面计时,转过 ,如图所示. 3 1 ΔΦ=BΔS=BS(1-sin30° BS )= 2 nBS 100×0.05×0.2×0.2 0.2 - q= = C= C=1×10 2C. 2R 20 20

姓 名 :

考 场 号 :

15. 解:(1)小球从 P 滑到 Q 处的过程中,据机械能守恒定律有: mg×2R=
1 2 mv
2 Q

?

1 2

mv

2 P

代人数据得 v0=6m/s

(2)对 Q 处的小球受力分析如图所示,据牛顿第二定律有: qvB-mg=m
v
2

代入数据得 m=1.2×10 kg.

-5

R

7

16. 解:(1)设板间距为 d,t=0.1s 时刻释放的粒子在板间做类平抛运动 在沿电场方向上
d 2 ? qU 2 md vy ? qU dm t t
2

① ②

(2 分) (2 分) (2 分)

粒子离开电场时,沿电场方向的分速度 粒子离开电场时的速度
v ? v0 ? v y
2 2



粒子在电场中的偏转角为θ

tan ? ?

vy v0



(2 分)

由①②③④得

v ?

v0 ?
2

qU m
0

? 1 . 4 ? 10 m / s
5

(1 分)

tan ? ?

qU mv
U 2
2 0

?1

θ =45

(1 分)

说明:用 q 分.

?

1 2

mv

2

?

1 2

mv 0 和 cos ? ?
2

v0 v

联立求出正确结果,参照上述评分标准给

(2)带电粒在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期
T ? 2? m qB 2 ? 10
?6

s

(2 分)

不同时刻释放的粒子在电场中的偏转角θ 不同,进入磁场后在磁场中运动的时间不同, θ 大的在磁场中的偏转角大,运动时间长. t=0 时刻释放的粒子,在电场中的偏转角为 0,在磁场中运动的时间最短:
t1 ? T 2
0

? 1 ? 10

?6

s

(3 分)

t=0.1s 时刻释放的粒子,在电场中的偏转角最大为 45 ,在磁场中运动的时间最长:
t2 ? 3 4 T ? 1 . 5 ? 10
?6

s

(3 分)

17. 【解析】(1)金属棒从开始下滑到进入磁场前由机械能守恒得: mg sin ? ? S ? 进入磁场后棒上产生感应电动势 E ? B ? l ,又有 I ? 金属棒所受的安培力沿轨道向上,大小为 由牛顿第二定律得:
E R ?r

1 2

m?

2

F安= B I l mg sin ? ? F 安 = ma

8

整理得: mg sin ? ? B 道向上.

B?l R ?r

l = ma

代入得: a ? ? 10 m / s 负号表示其方向为沿轨
2

(2)设匀速运动时的速度为 ? t ,金属棒做匀速运动时根据平衡条件得:
mg sin ? ? B l ?t
2 2

R ?r

即? t ?

mg sin ? ( R ? r ) B l
2 2

? 5m / s

自 金 属 棒 进 入 磁 场 到 做 匀 速 运 动 的 过 程 中 由 能 的 转 化 与 守 恒 得 :
mg sin ? ? S ? E 电 =
/

1 2

m (? t ? ? )
2 2

又有电功率分配关系 Q ? 代入解得:S=32.5m

E电 R R ?r

E

E电 ?

R ?r R

Q ? 60 J

9

丰城中学高二实验班及零班第一次月考物理试题参考答案
一 . 不 定 项 选 择 题 ( 每 小 题 4 分 , 共 计 40 分 )
题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

二、实验题:本题共 3 小题,共 16 分。把答案填在答题卡的横线上 11. 12. 13. 三.计算题(本题共 4 小题,共 44 分) 14.

10

15.

16.

11

17.

12

13


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