高二物理磁场和电磁感应测验题

1 磁场 电磁感应单元测验磁场 电磁感应单元测验 第第 卷卷 48 分分 一 选择题 本题共 8 个小题 每小题 3 分 共 24 分 每小题给出的四个选项中 只有一个选项符合题目的要求 1 取两个完全相同的长导线 用其中一根绕 成如图 a 所示的螺线管 当该螺线管中通以电 流强度为 I 的电流时 测得螺线管内中部的磁感应 强度大小为 B 若将另一根长导线对折后绕成如图 b 所示的螺线管 并通以电流强 度也为 I 的电流时 则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 A 0 B 0 5B C B D 2 B 2 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线 框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平 移出磁场 如图所示 则在移动过程中线框的一边 a b 两点间电势差绝对值最大的是 a v b a b a b v v a b v A B C D 3 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一 个不变形的单匝金属圆线圈 规定线圈中感应 电流的正方向如图 1 所示 当磁场的磁感应强 度 B 随时间 t 如图 2 变化时 图 3 中正确表示 线圈感应电动势 E 变化的是 4 如图 4 所示 用一根长为 L 质量不计的细杆与一个上弧长为 l0 下弧长为 d0的金属线框的中点联结并悬挂于 O 点 悬点正下方存在一个 E 2E0 E0 E0 2E0 O 12345t s E 2E0 E0 E0 2E0 O 12345t s E 2E0 E0 E0 2E0 O 12345t s E 2E0 E0 E0 2E0 O 12345t s A B C D 图 3 a b B 图 1 I B t s O 图 2 23451 2 上弧长为 2l0 下弧长为 2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场 且 d0 L 先将线框拉开 到如图 4 所示位置 松手后让线框进入磁场 忽略空气阻力和摩擦 下列说法正确的是 A 金属线框进入磁场时感应电流的方向为 a b c d a B 金属线框离开磁场时感应电流的方向为 a d c b a C 金属线框 dc 边进入磁场与 ab 边离开磁场的速度大小总是相等 D 金属线框最终将在磁场内做简谐运动 5 如图所示 在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场 一对正 负电子分别以相同速度沿与 x 轴成 30o角从原点射入磁场 则正 负电 子在磁场中运动时间之比为 A 1 2 B 2 1 C D 1 13 1 6 如图所示 有一带正电小球在光滑 绝缘的大球面内小幅度地 来回滑动 现在空间加一垂直纸面向里的匀强磁场 则 A 洛伦兹力对小球不做功 B 洛伦兹力对小球不产生冲量 C 洛伦兹力对小球振动周期产生影响 D 洛伦兹力不改变小球速度 7 如图 粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈 当一竖直放置的条形磁 铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的支持力 FN及在水平方向运动趋势的正确判断是 A FN先小于 mg 后大于 mg 运动趋势向左 B FN先大于 mg 后小于 mg 运动趋势向左 C FN先小于 mg 后大于 mg 运动趋势向右 D FN先大于 mg 后小于 mg 运动趋势向右 8 如图所示 荷质比为 e m 的电子 以速度沿 AB 边射入 0 v 边长为 a 的等边三角形的匀强磁场区域中 欲使电子从 BC 边穿出 磁感应强度 B 的取 值为 A B ae mv B 0 3 ae mv B 0 2 C D ae mv B 0 3 ae mv B 0 2 二 选择题 本题共 6 个小题 每小题 4 分 共 24 分 每小题给出的四个选项中 有一个或多个选项符合题目的要求 9 在图中 L 是自感系数足够大的线圈 其直流电阻可以忽略不 计 D1和 D2是两个相同的灯泡 若将电键 K 闭合 待灯泡亮度稳定后 再断开电键 K 则 A 电键 K 闭合时 灯泡 D1和 D2同时亮 然后 D1会变暗直到不 B A S N 3 亮 D2更亮 B 电键 K 闭合时 灯泡 D1很亮 D2逐渐变亮 最后一样亮 C 电键 K 断开时 灯泡 D2随之熄灭 而 D1会先闪下再熄灭 D 电键 K 断开时 灯泡 D1随之熄灭 而 D2会先闪下再熄灭 10 如图所示 位于同一水平面内的 两根平行的光滑金属导轨 处在匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨所在平面 导轨的一端与一电阻相连 具有一定质量的金属杆 ab 放在导轨上并与导轨垂直 现用一平行于导轨的恒力 F 拉杆 ab 使它由静止开始向右运 动 杆和导轨的电阻 感应电流产生的磁场均可不计 用 E 表示回路中的感应电动势 i 表示回路中的感应电流 在 i 随时间增大的过程中 电阻消耗的功率 等于 A F 的功率 B 安培力的功率的绝对 值 C F 与安培力的合力的功率 D iE 11 两根足够长的光滑导轨竖直放置 间距为 L 底端接阻值为 R 的电阻 将质量 为 m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端 金属棒和导轨接触良 好 导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直 如图所 示 除电阻 R 外其余电阻不计 现将金属棒从弹簧原长位置由静止 释放 则 A 释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B 金属棒向下运动时 流过电阻 R 的电流方向为 a b C 金属棒的速度为 v 时 所受的安培力大小为 R vLB F 22 D 电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 12 当带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场时 常常称这种场为偏转电场或偏转 磁场 下列说法中正确的是 A 要把初速度不同的同种带电粒子分开 既可以采用偏转电场又可以采用偏转 磁场 B 要把动能相同的质子和粒子分开 只能采用偏转电场 C 要把初速度为零 经同一电场加速的质子和粒子分开 既可以采用偏转电 场 又可以采用偏转磁场 D 要把荷质比不同 初速度相同的粒子分开 既可采用偏转电场又可以采用偏 转磁场 13 如图所示 a 为带正电的小物块 b 是一不带电的绝缘物 块 a b 叠放于粗糙的水平地面上 地面上方有垂直纸面向里的匀 强磁场 现用水平恒力 F 拉 b 物块 使 a b 一起无相对滑动地向 左加速运动 在加速运动阶段 A a b 一起运动的加速度减小 B a b 一起运动的加速度增大 C a b 物块间的摩擦力减小 D a b 物块间的摩擦力增大 B L R ab m 4 14 在竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场垂直相交的区域 里 一带电粒子从 a 点由静止开始沿曲线 abc 运动到 c 点时 速度又变为 零 b 点是运动中能够到达的最高点 如图所示 若不计重力 下列说法 中正确的是 A 粒子肯定带负电 磁场方向垂直于纸面向里 B a c 点处在同一条水平线上 C 粒子通过 b 点时速率最大 D 粒子达到 c 点后将沿原路径返回到 a 点 5 第第 卷卷 72 分分 三 填空题 共 3 个小题 15 题 6 分 16 题 4 分 17 题 5 分 共 15 分 15 如图所示 通电导体棒 AC 静止在水平导轨上 棒的质量 为 m 长为 L 通过它的电流为 I 匀强磁场的磁感应强度为 B 方 向和导轨平面成 角 则棒 AC 受到的安培力大小为 BIL 棒 AC 受到的摩擦力大小为 导轨受到棒的压力大小为 16 如图所示 在匀强磁场中有两根固定的平行金属滑轨 MN 和 PQ 相距为 20cm 滑轨上放置 ab cd 两根可动的金属 棒 在棒的中点 O 和 O 处用一长为 40cm 的细线相连 磁感应 强度方向与 abcd 线框平面垂直 且以每秒 1T 的变化率均匀减小 abcd 回路电阻为 0 5 当磁感应强度减小到 10T 时 细线 OO 所受张力为 此时 abcd 回路所消耗的功率为 17 如图所示 若把测量可导电流体 如污水 在管中的流量 单位时间通过管内 横截面的流体体积 可用图示的电磁流量计 假设电磁流量计是截面为长方形的一段管 道 其中空部分的长 宽 高分别为 a b c 流量计两端与输送流体的管道相连接 图中虚线 其上 下两表面是金属材料 前后两面是绝 缘材料 现在垂直前后两表面的方向加磁感应强度为 B 的 匀强磁场 当导电流体稳定地流经流量计时 在管外将流量 计上 下两表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连 接 I 表示测得的电流值 已知流体的电阻率为 不计电 表内阻 则可求得流量为 四 计算题 共 5 个小题 57 分 18 12 分 如图所示为质谱仪的示意图 速度选择器部分的匀强电场场强 E 1 2 105 V m 匀强磁场的磁感应强度为 B1 0 6 T 偏转分离器的磁感应强度为 B2 0 8 T 求 1 能通过速度选择器的粒子速度多大 2 质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上后条纹之间的距离 d 为多少 质子质量为 1 67 10 27kg 氘核质量为质子质量的两倍 元电荷电量为 1 6 10 19C 6 19 15 分 在图所示的圆形区域内 有垂直于圆平面向里的匀强磁场 磁感强度为 B 在圆心位置 O 点有一个放射源 沿圆面向各个方向释放速率均为 v 的电子 电子的 质量为 m 电量为 e 欲使电子均约束在圆形区域内而不射出 求所加 圆形区域磁场的最小面积多大 20 15 分 如图 a 所示 光滑的平行长直金属导轨置于水平面内 间距为 L 导轨左端接有阻值为 R 的电阻 质量为 m 的导体棒垂直跨接在导轨上 导轨和导体棒的 电阻均不计 且接触良好 在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场 磁感应强度大小为 B 开始时 导体棒静止于磁场区域的右端 当磁场以速度 v1匀速向 右移动时 导体棒随之开始运动 同时受到水平向左 大小为 f 的恒定阻力 并很快达 到恒定速度 此时导体棒仍处于磁场区域内 1 求导体棒所达到的恒定速度 v2 2 为使导体棒能随磁场运动 阻力最大不能超过多少 3 导体棒以恒定速度运动时 单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电 功率各为多大 4 若 t 0 时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动 经过较短时间后 导体棒也做匀加速直线运动 其 v t 关系如图 b 所示 已知在时刻 t 导体棒瞬 时速度大小为 vt 求导体棒做匀加速直线运动时的加速度 大小 R m v1 B L a v vt O t t 7 21 15 分 如图所示 将边长为 a 质量为 m 电阻为 R 的正方形导线框竖直向上抛 出 穿过宽度为 b 磁感应强度为 B 的匀强磁场 磁场的方向垂直纸面向里 线框向上 离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半 线框离开磁场后继续上升一段高度 然后落下并匀速进入磁场 整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力 f 且线框不 发生转动 求 1 线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度 V2 2 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度 V1 3 线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热 8 参考答案参考答案 1 A 2 B 3 A 4 D 5 B 6 A 7 D 8 C 9 AC 10 BD 11 AC 12 ABD 13 AC 14 A B C 15 BIL BILsin mg BILcos 16 0 32N 0 0128W 17 Q bR B I a c 18 1 由受力平衡得 eB1v eE 2 分 即 v m s 2 105 m s 2 分 1 B E 6 0 102 1 5 2 根据洛伦兹力提供向心力得 eB2v m 2 分 R v2 则 R 2 分 2 eB mv 由半圆轨迹的其直径差为 d 2 2 2 分 2 2 eB mv 2 eB mv d 5 2 10 3 m 2 分 19 任取一个电子为研究对象 它从 O 点射出后将做匀速圆周运动 洛仑兹力提供向心 力 即 2 分 2 分 r v mBev 2 Be mv r 粒子在做圆周运动过程中离 O 点最大距离为 2r 所有粒子在运动过程中离 O 点最 大距离均为 2r 所以加一半径 2r 的圆形磁场即可把电子约束在磁场内 这个圆形磁场 的最小面积 S 2r 2 4 分 S 4 分 22 22 4 eB vm 20 1 E BL v1 v2 2 分 I E R 9 F BIL 1 分 B2L2 v1 v2 R 速度恒定时有 f 1 分 B2L2 v1 v2 R 可得 v2 v1 2 分 fR B2L2 2 fm 2 分 B2L2v1 R 3 P导体棒 Fv2 f 2 分 P电路 E2 R 2 分 B2L2 v1 v2 2 R f2R B2L2 4 因为 f ma 导体棒要做匀加速运动 必有 v1 v2为常数 设为 B2L2 v1 v2 R v a 2 分 vt v t 则 f ma 2 分 B2L2 at vt R 可解得 a 2 分 B2L2 vt fR B2