1、2015-2016学年河北省邢台二中高二(上)第三次月考物理试卷一、选择题(本题12小题,每小题4分,共48分1-8题每小题只有一个选项符合题目要求,9-12题有两个或两个以上选项,少选得2分,错选或不选的均得0分)1在物理学发展的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是()A安培首先提出了磁场对运动电荷的作用力公式B奥斯特根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应C法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后,发现了法拉第电磁感应定律D楞次发现了电磁感应现象,并研究得出了判断感应电流方向的方法楞次定律2如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道
2、炮示意图,其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的有()ABCD3下列说法正确的是()A若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零B磁感应强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大C只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流D磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量4在下列各图中,分别标出了磁场B的方向,电流I的方向和导线所受安培力F的方向,其中正确的是()ABCD5如图所示,一圆形线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点做切线OO,OO与线圈在同一平面上在线圈以OO为轴翻转180的过程中,线圈中电流流向()A
3、始终由ABCAB始终由ACBAC先由ACBA再由ABCAD先由ABCA再由ACBA6如图所示,在边长为L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,有一带正电的电荷,从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场,恰好从A点射出,已知电荷的质量为m,带电量为q,不计电荷的重力,则下列说法正确的是()A匀强磁场的磁感应强度为B电荷在磁场中运动的时间为C若电荷从CD边界射出,随着入射速度的减小,电荷在磁场中运动的时间会减小D若电荷的入射速度变为2v0,则粒子会从AB中点射出7如图所示,线圈由A位置开始下落,在磁场中所受的磁场力始终小于重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加
4、速度大小关系为()AaAaBaCaDBaA=aCaD=aBCaA=aCaBaDDaA=aBaC=aD8如图所示,界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E,在PQ上方有一个带正电的小球A自O静止开始下落,穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计,下列说法中正确的是()A在复合场中,小球做匀变速曲线运动B在复合场中,小球下落过程中的电势能增加C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变,仅增大磁感应强度,小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变9如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体
5、框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A导体框中产生的感应电流方向相反B导体框中产生的焦耳热相同C导体框ab边两端电势差相同D通过导体框截面的电量相同10如图所示,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直磁场,板内通有如图方向的电流,a、b是铜板左、右边缘的两点,则()A电势abB电势baC电流增大时,|ab|增大D其他条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,电势结果仍然一样11质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备,它的构造原理如图示离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零),经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场,
6、运转半周后到达照相底片上的P点设P到S1的距离为x,则()A若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越小B若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越大C只要x相同,对应的离子质量一定相同D只要x相同,对应的离子的比荷一定相等121930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其核心部分如图所示匀强磁场垂直D 形盒底面,两盒分别与交流电源相连则下列说法中正确的是()A加速器的半径越大,粒子射出时获得的动能越大B粒子获得的最大动能由交变电源的电压决定C加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速D粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步二填空题(每空3分,共18分)13某同学为了探究老师课上讲的自感现
7、象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图1所示的电路检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象(1)你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是A线圈电阻偏大B小灯泡电阻偏大C电源的内阻偏大D线圈的自感系数偏大(2)t1时刻断开开关,断开开关前后流经小灯泡的电流i随时间t变化的图象是图2中的14如图所示,一束电子(电量为e)以速度垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30,则电子的质量是,穿透磁场的时间是15目前世界上正在研
8、究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说呈电中性)喷入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷,从而在两板间产生电压请你判断:在图示磁极配置的情况下,金属板(选填“A”或“B”)的电势较高,通过电阻R的电流方向是(选填“ab”或“ba”)三、计算题(本题共3小题,共34分,解答要写出必要的文字说明、重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分)16(10分)(2013秋扬州期末)如图所示,在水平面内固定一光滑“U”型导轨,导轨间距L=1m,整个装置处在竖直
9、向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.5T一导体棒以v0=2m/s的速度向右切割匀强磁场,导体棒在回路中的电阻r=0.3,定值电阻R=0.2,其余电阻忽略不计求:(1)回路中产生的感应电动势;(2)R上消耗的电功率;(3)若在导体棒上施加一外力F,使导体棒保持匀速直线运动,求力F的大小和方向17(13分)(2016大庆模拟)如图所示,有一对平行金属板,两板相距为0.05m电压为10V;两板之间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0=0.1T,方向与金属板面平行并垂直于纸面向里图中右边有一半径R为0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里一正离子沿平行于金属板面,从
10、A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间,沿直线射出平行金属板之间的区域,并沿直径CD方向射入圆形磁场区域,最后从圆形区域边界上的F点射出已知速度的偏向角,不计离子重力求:(1)离子速度v的大小;(2)离子的比荷;(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t18(11分)(2012秋海淀区期末)如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角=37,N、Q间连接一个电阻R=5.0,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直
11、,且与导轨接触良好已知金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0m已知g=10m/s2,sin37=0.60,cos37=0.80求:(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;(2)金属棒达到cd处的速度大小;(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量2015-2016学年河北省邢台二中高二(上)第三次月考物理试卷参考答案与试题解析一、选择题(本题12小题,每小题4分,共48分1-8题每小题只有一个选项符合题目要求,9-12题有两个或两个以上选项,少选得2分,错选或不选的均得0分)1在物理学发展的过程
12、中,有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是()A安培首先提出了磁场对运动电荷的作用力公式B奥斯特根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应C法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后,发现了法拉第电磁感应定律D楞次发现了电磁感应现象,并研究得出了判断感应电流方向的方法楞次定律【考点】物理学史【专题】常规题型【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、洛伦兹首先提出了磁场对运动电荷的作用力公式,故A错误;B、奥斯特根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应,故B正确;C、纽曼和玻耳发现了法拉第电磁感应定律,故C错误;D、
13、法拉第发现了电磁感应现象,楞次研究得出了判断感应电流方向的方法楞次定律,故D错误;故选:B【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如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图,其中不是“因电而动”(即在安培力作用下运动)的有()ABCD【考点】电磁感应在生活和生产中的应用【分析】电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象;而电动机是电流在磁场中的受力,二者要注意区分【解答】解:A、图中线圈与电源相连,给线圈供电后能使线圈在磁场中转动;属于因电而动;B、摇绳发电是线圈在地磁场中运动产生感应电流;属于因动而电;
14、C、磁电式仪表是线圈通电后在磁场中转动的;属于因电而动;D、电磁炮是导线通电后在磁场中加速运动;属于因电而动;本题考查不是“因电而动”的;故选:B【点评】本题关键明确什么是电磁感应,什么是导线在磁场中受力;要能根据题目中的电流来源进行判断3下列说法正确的是()A若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零B磁感应强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大C只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流D磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量【考点】磁感应强度;磁感线及用磁感线描述磁场【专题】定性思想;推理法;磁场 磁场对电流的作用【分析】感
15、应强度是描述磁场强弱和方向的基本物理量;磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放置通电导线无关,定义式B=中要求一小段通电导线应垂直于磁场放置才行,如果平行于磁场放置,则力F为零穿过闭合线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流【解答】解:A、若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,可能是导线的方向与磁场的方向平行,不一定是由于该区域的磁感应强度为零,故A错误;B、当线圈以磁感线垂直时,磁感应强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大,故B错误;C、根据感应电流的条件可知,只要穿过“闭合”线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流故C错误;D、磁感应强度在数值上等于1 m2的
16、面积上穿过的最大磁通量,故D正确;故选:D【点评】本题关键是明确磁感应强度的定义式的适用条件,即电流元与磁场垂直放置,基础题4在下列各图中,分别标出了磁场B的方向,电流I的方向和导线所受安培力F的方向,其中正确的是()ABCD【考点】安培力;左手定则【分析】左手定则的内容:伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向根据左手定则的内容判断安培力的方向【解答】解:根据左手定则可知,A、图中安培力方向垂直磁场向下,故A错误;B、图中安培力方向水平向左,故B正确;C、图中安培力方向
17、垂着电流方向向左,故C正确;D、图中由于磁场和电流方向共线,不受安培力作用,故D错误;故选:BC【点评】判断通电导线的安培力方向,既要会用左手定则,又要符合安培力方向的特点:安培力方向既与电流方向垂直,又与磁场方向垂直5如图所示,一圆形线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点做切线OO,OO与线圈在同一平面上在线圈以OO为轴翻转180的过程中,线圈中电流流向()A始终由ABCAB始终由ACBAC先由ACBA再由ABCAD先由ABCA再由ACBA【考点】楞次定律【专题】电磁感应与电路结合【分析】由磁通量的定义可求得最大磁通量的位置与最小磁通量的位置,然后判定磁通量的变化情况;
18、【解答】解:当线圈平面与磁场方向平行时,线圈平面与磁场方向的夹角为0度,则=0当线圈与磁场方向垂直时,穿过线圈平面的磁通量变大图中的情况是磁场与线圈垂直,所以开始时的磁通量最大,转过90时的磁通量最小所以在线圈由图示位置绕转轴OO转动180的过程中,向里穿过线圈的磁通量先减小,后增大向里穿过线圈的磁通量减小时,根据楞次定律可知,产生的感应电流的方向是ABCA,转过角度大于90后,向里的磁通量增大,楞次定律可知,产生的感应电流的方向仍然是ABCA故选:A【点评】解决本题的关键掌握磁通量的公式,知道当线圈平面与磁场平行时,磁通量为0,当线圈平面与磁场方向垂直时,磁通量最大6如图所示,在边长为L的正
19、方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,有一带正电的电荷,从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场,恰好从A点射出,已知电荷的质量为m,带电量为q,不计电荷的重力,则下列说法正确的是()A匀强磁场的磁感应强度为B电荷在磁场中运动的时间为C若电荷从CD边界射出,随着入射速度的减小,电荷在磁场中运动的时间会减小D若电荷的入射速度变为2v0,则粒子会从AB中点射出【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律【专题】带电粒子在磁场中的运动专题【分析】由轨迹结合几何知识可以确定粒子圆周运动的半径,由牛顿第二定律列方程求出磁场强度;由周期公式可以求出运动时间,T=,周期与速度无关,半径r=,r与v成正比【解
20、答】解:A、由图可以看出粒子圆周运动的半径R=L,根据牛顿第二定律:qv0B=m,得:B=,A正确;B、T=,转过的圆心角为90,则t=,故B错误;C、若电荷从CD边界射出,则转过的圆心角均为180,入射速度减小,T=,周期与速度无关,故电荷在磁场中运动的时间不变,C错误;D、若电荷的入射速度变为2v0,则半径变为2L,轨迹如图,设DF为h,由几何知识:(2Lh)2+L2=(2L)2,得:h=(2)LL,可见E不是AB的中点,即粒子不会从AB中点射出,D错误;故选:A【点评】本题考查粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,推导出的半径与周期公式,灵活掌握粒子在磁场中
21、运动时间的求解7如图所示,线圈由A位置开始下落,在磁场中所受的磁场力始终小于重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加速度大小关系为()AaAaBaCaDBaA=aCaD=aBCaA=aCaBaDDaA=aBaC=aD【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化【专题】电磁感应功能问题【分析】线圈自由下落时,加速度为g线圈进入和穿出磁场过程中,切割磁感线产生感应电流,将受到向上的安培力线圈完全在磁场中时,不产生感应电流,线圈只受重力,加速度等于g根据牛顿第二定律分析加速度的关系【解答】解:线圈自由下落时,加速度为aA=g线圈完全在磁场中时,磁通量
22、不变,不产生感应电流,线圈不受安培力作用,只受重力,加速度为aC=g线圈进入和穿出磁场过程中,切割磁感线产生感应电流,将受到向上的安培力,根据牛顿第二定律得知,aBg,aDg线圈完全在磁场中时做匀加速运动,到达D处的速度大于B处的速度,则线圈在D处所受的安培力大于在B处所受的安培力,又知,磁场力总小于重力,则aBaD,故aA=aCaBaD故选:C【点评】本题关键是分析安培力的大小和方向情况,抓住安培力大小与速度成正比,分析B、D两处安培力的大小关系8如图所示,界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E,在PQ上方有一个带正电的小球A自O静止开始下落,穿过电场和磁场到达地面设空气阻
23、力不计,下列说法中正确的是()A在复合场中,小球做匀变速曲线运动B在复合场中,小球下落过程中的电势能增加C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变,仅增大磁感应强度,小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变【考点】带电粒子在混合场中的运动【专题】带电粒子在复合场中的运动专题【分析】小球重力不可忽略,进入混合场后,受重力、电场力、洛伦兹力共同作用,重力与电场力恒定,但洛伦兹力时刻变化,运动过程前两力做功而洛伦兹力不做功【解答】解:A、小球进入混合场后,受重力、电场力、洛伦兹力共同作用,初速度竖直向下,电场力水平向右,洛伦兹力水平向右,因此,合力必不沿
24、竖直方向,故粒子做曲线运动,运动过程中洛伦兹力时刻变化,故合力将会改变,小球做变加速曲线运动,故A错误;B、下落过程中,电场力将做正功,由功能关系得,电势能减小,故B错误;C、小球从静止开始下落到水平地面过程中,洛伦兹力不做功,由动能定理得,小球落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和,故C正确;D、增大磁感应强度后,将改变洛伦兹力的大小,进而影响粒子的落点发生变化,电场力做功将会改变,落地时动能将会不同,故D错误;故选:C【点评】全面分析粒子的受力,明确各力的做功特点,依据功能关系、动能定理及曲线运动条件和牛顿运动定律认真分析9如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于
25、纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A导体框中产生的感应电流方向相反B导体框中产生的焦耳热相同C导体框ab边两端电势差相同D通过导体框截面的电量相同【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;楞次定律【专题】电磁感应与电路结合【分析】感应电流方向根据楞次定律判断;由热量的公式Q=I2Rt进行分析;根据欧姆定律和电路的连接关系,分析ad边两端电势差关系;由q=,分析通过导体框截面的电量关系【解答】解:A、将导体框从两个方向移出磁场的两个过程中,磁通量均减小,而磁场方向都垂直纸面向里,根据楞次定律判断知,导体
26、框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向,电流方向相同,故A错误B、导体框中产生的感应电流大小公式为 I=,焦耳热Q=I2Rt=()2R=v,由于速度不同,产生的焦耳热不同,故B错误C、以v拉出时,导体框ad边两端电势差公式为:U=IR外=,以3v拉出时,导体框ad边两端电势差公式为:U=IR外=,导体框ab边两端电势差相同,故C正确D、电荷量:q=It=t=t=,两种情况下,磁通量的变化量相同,电阻相等,则通过导体框截面的电量相同,故D正确故选:CD【点评】解决本题的关键掌握感应电动势公式:E=BLv和感应电荷量公式q=,并熟练运用楞次定律10如图所示,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直磁场,板
27、内通有如图方向的电流,a、b是铜板左、右边缘的两点,则()A电势abB电势baC电流增大时,|ab|增大D其他条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,电势结果仍然一样【考点】霍尔效应及其应用;电势【专题】定性思想;推理法;磁场 磁场对电流的作用【分析】金属导体中移动的是自由电子,根据左手定则判断出电子的偏转方向,确定出铜质导电板两端带电的正负,从而比较出a、b两点的电势高低电流变大,电荷定向移动的速度变大,结合电场力和洛伦兹力平衡判断两端电势差的变化【解答】解:A、电流方向竖直向上,则电子从上往下流,根据左手定则,电子向左侧偏转,则左侧聚集较多的电子,右侧失去电子带正电,所以b点的电势高于a点的
28、电势故A错误,B正确C、仅电流增大时,电子的运动速度增加,受到的洛伦兹力增大,根据qvB=q,知U=Bdv,则电势差增大,即|ab|增大故C正确D、其他条件不变,只将铜板改为中性NaCl水溶液时,根据左手定则知,正负离子都向左偏,不产生霍尔效应,a、b电势相等故D错误故选:BC【点评】解决本题的关键知道金属中的电子受到洛伦兹力发生偏转,使得两侧形成电势差,最终电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡11质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备,它的构造原理如图示离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零),经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场,运转半周后到达照
29、相底片上的P点设P到S1的距离为x,则()A若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越小B若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越大C只要x相同,对应的离子质量一定相同D只要x相同,对应的离子的比荷一定相等【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理【分析】根据动能定理求出粒子进入磁场时的速度,根据洛伦兹力提供向心力,求出在磁场中的轨道半径,从而得出P到S1的距离x,看x与什么因素有关【解答】解:A、根据动能定理得:qU=mv2解得:v=根据qvB=m,得:R=所以:x=2R=若离子束是同位素,则x越大对应的离子质量越大故A错误,B正确C、根据x=2R=2R=知x相同,则离子的荷质比相同故C错误、D
30、正确故选:BD【点评】解决本题的关键利用动能定理和牛顿第二定律求出P到S1的距离,从而得出x与电荷的比荷有关121930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其核心部分如图所示匀强磁场垂直D 形盒底面,两盒分别与交流电源相连则下列说法中正确的是()A加速器的半径越大,粒子射出时获得的动能越大B粒子获得的最大动能由交变电源的电压决定C加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速D粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步【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】粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,满足qvB=m,运动周期T= (电场中加速时间忽略不计)对公式进
31、行简单推导后,便可解此题【解答】解:A、B、由qvB=m 得v=,当r=R时,v最大,v=,所以最大动能EK=,由此可知质子的最大动能只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,与加速电压无关,故A正确,B错误;C、加速器中的电场可以使带电粒子加速,而磁场使粒子偏转,故C错误;D、根据加速原理,当粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步时,才能处于加速状态故D正确;故选:AD【点评】理解回旋加速器工作原理,熟练运用相关公式,便可解出此题,特别注意加速获得的最大动能与电场的电压无关二填空题(每空3分,共18分)13某同学为了探究老师课上讲的自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关
32、S和电池组E,用导线将它们连接成如图1所示的电路检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象(1)你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是AA线圈电阻偏大B小灯泡电阻偏大C电源的内阻偏大D线圈的自感系数偏大(2)t1时刻断开开关,断开开关前后流经小灯泡的电流i随时间t变化的图象是图2中的D【考点】研究电磁感应现象【专题】实验题【分析】线圈与小灯泡并连接电池组上要使灯泡发生闪亮,断开开关时,流过灯泡的电流要比以前的电流大根据楞次定律和并联的特点分析当电流增大时,线圈会阻碍电流的增大,当电流减小时,线圈会阻碍电流的
33、减小【解答】解:(1)A、线圈电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象故A正确B、若小灯泡电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象故B错误C、开关断开开关时,灯泡能否发生闪亮,取决于灯泡的电流有没有增大,与电源的内阻无关故C错误D、线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小故D错误(2)当闭合电键,因为线圈阻碍作用,所以电流i1会慢慢增大,灯泡A这一支路立即就有电流当电键断开,A
34、这一支路电流立即消失,因为线圈阻碍电流的减小,所以通过A的电流不会立即消失,会从原来的大小慢慢减小,而且A和L构成回路,通过A的电流也流过L,所以i2变成反向,且逐渐减小因i1i2,故D正确,A、B、C错误;故答案为:(1)A;(2)D【点评】自感现象是特殊的电磁感应现象,根据楞次定律分析要使实验现象明显的条件:线圈的电阻应小于灯泡的电阻;解决本题的关键掌握线圈对电流的变化有阻碍作用,当电流增大时,线圈会阻碍电流的增大,当电流减小时,线圈会阻碍电流的减小14如图所示,一束电子(电量为e)以速度垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30,则电子
35、的质量是,穿透磁场的时间是【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动【专题】带电粒子在磁场中的运动专题【分析】电子垂直射入匀强磁场中,只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,画出轨迹,由几何知识求出轨迹的半径,由牛顿第二定律求出质量;由几何知识求出轨迹所对的圆心角,由t=求出时间,s是弧长【解答】解:电子垂直射入匀强磁场中,只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,画出轨迹,由几何知识得到,轨迹的半径为:r=2d由牛顿第二定律得:evB=m解得:m=由几何知识得到,轨迹的圆心角为=,故穿越磁场的时间为:t=答:电子的质量为;电子穿过磁场所用的时间为故答案为:,【点评】本题是带电粒子在匀强磁场中圆周运动问题,关键要画出轨
36、迹,根据圆心角求时间,由几何知识求半径是常用方法15目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说呈电中性)喷入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷,从而在两板间产生电压请你判断:在图示磁极配置的情况下,金属板A(选填“A”或“B”)的电势较高,通过电阻R的电流方向是ab(选填“ab”或“ba”)【考点】霍尔效应及其应用【专题】带电粒子在磁场中的运动专题【分析】根据左手定则判断出正负电荷所受洛伦兹力的方向,从而判断出正负电荷的偏转方向,
37、带正电的极板电势高,电流从正极板流向负极板【解答】解:根据左手定则,正离子向上偏,负离子向下偏,A聚集正电荷,电势高,电流从高电势流向低电势所以通过电阻的电流方向为ab故答案为:A; ab【点评】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道电流在外电路中,由高电势流向低电势三、计算题(本题共3小题,共34分,解答要写出必要的文字说明、重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分)16(10分)(2013秋扬州期末)如图所示,在水平面内固定一光滑“U”型导轨,导轨间距L=1m,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.5T一导体棒以v0=2m/s的速度向右切割匀强磁场,导体棒在回路中
38、的电阻r=0.3,定值电阻R=0.2,其余电阻忽略不计求:(1)回路中产生的感应电动势;(2)R上消耗的电功率;(3)若在导体棒上施加一外力F,使导体棒保持匀速直线运动,求力F的大小和方向【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;安培力【专题】电磁感应中的力学问题【分析】(1)由E=BLv可以求出感应电动势(2)由欧姆定律求出电流,由电功率公式求出电功率(3)由安培力公式求出安培力,由平衡条件求出外力的大小与方向【解答】解:(1)回路中产生的感应电动势:E=BLv0=0.512=1V;(2)电路中的电流:I=2A,R上消耗的电功率P=I2R=0.8W;(3)安培力:FB=BIL
39、=0.521=1N,由左手定则可知,安培力向左,由平衡条件得:F=FB=1N,力F的大小的方向水平向右 答:(1)回路中产生的感应电动势为1V;(2)R上消耗的电功率为0.8W;(3)外力大小为你1N,方向向右【点评】本题是一道电磁学、电学与力学的综合题,应用E=BLv、欧姆定律、电功率公式、平衡条件即可正确解题17(13分)(2016大庆模拟)如图所示,有一对平行金属板,两板相距为0.05m电压为10V;两板之间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0=0.1T,方向与金属板面平行并垂直于纸面向里图中右边有一半径R为0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里一
40、正离子沿平行于金属板面,从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间,沿直线射出平行金属板之间的区域,并沿直径CD方向射入圆形磁场区域,最后从圆形区域边界上的F点射出已知速度的偏向角,不计离子重力求:(1)离子速度v的大小;(2)离子的比荷;(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力【专题】带电粒子在磁场中的运动专题【分析】(1)对离子直线运动过程进行受力分析,受到洛伦兹力和电场力作用,且二力平衡;结合匀强电场的场强与电势差的关系式,可求出离子在电场中的运动速度;(2)在圆形磁场区域,离子做匀速圆周运动,由洛仑兹力公式和牛顿第二定律结合几何关系即可
41、求解比荷;(3)根据题意画出离子在磁场中运动的轨迹草图,充分利用几何关系,结合离子在磁场中的运动周期公式,即可求解【解答】解:(1)离子在平行金属板之间做匀速直线运动,洛仑兹力与电场力相等,即:B0qv=qE0,解得:v=2000m/s(2)在圆形磁场区域,离子做匀速圆周运动,由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有:由几何关系有:离子的比荷为:(3)弧CF对应圆心角为,离子在圆形磁场区域中运动时间t,解得:答:(1)离子速度v的大小为2000m/s;(2)离子的比荷为2104C/kg;(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t为9105s【点评】该题考查了带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,在混合场中要注
42、意对离子的受力分析;在磁场中要掌握住轨道半径公式、周期公式,画出粒子的运动轨迹后,半径和偏转角的几何关系就比较明显了18(11分)(2012秋海淀区期末)如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角=37,N、Q间连接一个电阻R=5.0,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好已知金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离
43、s=2.0m已知g=10m/s2,sin37=0.60,cos37=0.80求:(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;(2)金属棒达到cd处的速度大小;(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律;电磁感应中的能量转化【专题】电磁感应功能问题【分析】(1)金属棒刚开始下滑时受重力、支持力和摩擦力作用,根据牛顿第二定律求出金属棒沿导轨开始下滑的加速度大小(2)金属棒到达cd处受重力、支持力、摩擦力和安培力平衡,结合闭合电路欧姆定律、切割产生的感应电动势公式以及共点力平衡求出匀速运动的速度(3)金属棒由位
44、置ab运动到cd的过程中动能增加、重力势能减小,摩擦产生的内能增加,整个回路产生的热量增加,根据能量守恒定律求出电阻R上产生的热量【解答】解:(1)设金属杆的加速度大小为a,则mgsinmgcos=maa=2.0m/s2(2)设金属棒达到cd位置时速度大小为v、电流为I,金属棒受力平衡,有mgsin=BIL+mgcos解得 v=2.0m/s(3)设金属棒从ab运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量为Q,由能量守恒,有解得 Q=0.10J答:(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小为2m/s2(2)金属棒达到cd处的速度大小为2m/s(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量为0.10J【点评】本题综合考查了牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律以及能量守恒定律等,综合性较强,对学生的能力要求较高,是一道好题2016年1月17日