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文档简介
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项最符合题目要求。
1.在电磁学发展的过程中,许多科学家做出了杰出的贡献,下列说法错误的是
A.奥斯特发现了电流的磁效应
B.麦克斯韦认为变化的磁场产生电场
C.楞次发现了电磁感应现象并总结出楞次定律
D.法拉第利用电磁感应现象自制了人类历史上第一台发电机
【答案】C
【解析】
【详解】A.奥斯特发现了电流的磁效应,故A正确;不符合题意
B.麦克斯韦认为变化的磁场产生电场,故B正确;不符合题意
C.法拉第发现了电磁感应现象,楞次总结出楞次定律,故C错误;符合题意
D.法拉第利用电磁感应现象自制了人类历史上第一台发电机,故D正确;不符合题意
故选C.
2.如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,纸面内的一点
H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的()
A.B1B.B2
C.B3D.B4
【答案】C
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向,如图,
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因为I1>I2,故I1产生的磁场大于I2产生的磁场,根据平行四边形定则知H点的合场强可能为B3方向.
A.B1与分析结果不符,A错误.
B.B2与分析结果不符,B错误.
C.B3与分析结果相符,C正确.
D.B4与分析结果不符,D错误.
3.图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持电荷量不变,当极板间距增大时,则有
()
A.静电计指针张角增大B.电容器的电容增大
C.极板间电场强度增大D.极板间电势差减小
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.保持电荷量Q不变,当极板间距d增大时,根据
可知,电容C减小,根据
则两板间电势差U变大,则静电计指针张角增大,选项A正确,BD错误;
C.根据
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可得
可知保持电荷量Q不变,当极板间距d增大时,极板间电场强度不变,选项C错误。
故选A。
4.在粗糙水平面上平放一根导体棒和一个金属圆环,如图甲所示(俯视图),给导体棒中通以如图乙所示的
电流,导体棒和圆环始终保持静止状态,则在0~t1时间内,下列说法正确的是()
A.圆环中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向B.圆环中感应电流先增大后减小
C.导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左D.圆环先有扩张趋势后有收缩趋势
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据安培定则和楞次定律可知,圆环中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向,A项错误;
B.导体棒中电流先增大得越来越慢后减小得越来越快,圆环中磁通量先变大后越来越慢后变小得越来越快,
根据法拉第电磁感应定律可知,感应电流先减小后增大,B项错误;
CD.导体棒中电流先增大后减小,圆环中磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知,圆环和导体棒之间先
排斥后吸引,则导体棒受到静摩擦力先向右后向左,圆环先有收缩趋势后有扩张趋势,C项正确,D项错
误。
故选C。
5.如图甲所示为电场中的一条电场线,在电场线上建立x坐标轴,则坐标轴上O~x2间各点的电势分布如图
乙所示,下列说法正确的是()
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A.在O间,电场强度先减小后增大
B.在O间,电场强度方向没有发生变化
C.若一负电荷从O点运动到点,电势能逐渐减小
D.一正电荷从O点由静止释放,仅受电场力作用,则其在O间一直做匀加速运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.图乙的斜率表示电场强度,从图上可以看出斜率先变大后变小,所以电场强度先变大后变小,
故A错误;
B.在O间可以看出,电势逐渐降低,电场强度的方向从高电势指向低电势,所以场强方向沿x轴正方
向,故B正确;
C.对负电荷来说,电势越低,电势能越大,所以从O点运动到x2点,负电荷的电势能逐渐增大,故C错
误;
D.由在O之间图线的斜率不是定值可知,电场是非匀强电场,所以电荷受电场力是变力,电荷要做变
加速运动,故D错误。
故选B。
6.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电
源,其电压U1会随着心跳频率发生变化。如图所示,心电仪与一理想变压器的初级线圈相连接,扬声器(等
效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈。则()
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A.保持滑动变阻器滑片P不动,当U1变小时,扬声器的功率变大
B保持滑动变阻器滑片P不动,当U1变小时,原线圈电流I1变小
C.若保持U1不变,将滑动变阻器滑片P向右滑,扬声器获得的功率增大
D.若保持U1不变,将滑动变阻器滑片P向右滑,副线圈的电流I2增大
【答案】B
【解析】
【详解】AB.保持滑动变阻器滑片P不动,当U1变小时,根据变压器原副线圈的电压与匝数关系可知,
次级电压U2减小,则扬声器的功率变小;次级电流减小,则初级电流I1也减小,选项A错误,B正确;
CD.若保持U1不变,则次级电压U2不变,将滑动变阻器滑片P向右滑,则R电阻变大,次级电流I2减小,
则扬声器获得的功率减小,选项CD错误。
故选B。
7.在现代研究受控热核反应的实验中,需要把的高温等离子体限制在一定空间区域内,这样的
高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化,磁约束就成了重要的技术。如图所示,科学家设计了一种
中间弱两端强的磁场,该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子(不计重力)从
左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场,其运动轨迹为图示的螺旋线(未全部画出)。此后,该粒子将被约
束在左右两端之间来回运动,就像光在两个镜子之间来回“反射”一样,不能逃脱。这种磁场被形象地称
为磁瓶,磁场区域的两端被称为磁镜。
根据上述信息并结合已有的知识,可以推断该粒子()
A.从左端到右端的运动过程中,沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小
B.从靠近磁镜处返回时,在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值
C.从左端到右端的运动过程中,其动能先增大后减小
D.从左端到右端的运动过程中,其运动轨迹的螺距先变小后变大
【答案】B
【解析】
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【详解】A.从左端到右端的运动过程中,由于粒子只受洛伦兹力,故粒子的速度大小不变。由于粒子在两
段之间来回运动,故沿磁瓶轴线方向的速度分量先变大后变小。故A错误;
B.从靠近磁镜处返回时,在垂直于磁瓶轴线平面内时,粒子的速度与轴线垂直,故沿磁瓶轴线方向的速度
分量为零,又粒子的速度的大小不变,故此时垂直磁瓶轴线方向的速度分量最大。故B正确;
C.从左端到右端的运动过程中,粒子只受洛伦兹力作用,洛伦兹力对粒子不做功,故其动能不变。故C错
误;
D.粒子做圆周运动的周期为
由于从左端到右端的运动过程中,磁感应强度先减小后增大,所以粒子的运动周期先增大后减小。根据题
意可知,粒子运动轨迹的螺距为
由于平行于轴线的速度先增大后减小,所以运动轨迹的螺距先变大后变小。故D错误。
故选B。
【点睛】根据题意理解粒子运动的规律。注意粒子运动的分解,运动的分解包含速度、受力等矢量的分解。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部
选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,则()
A.若仅增大线圈的自感系数,振荡频率增大
B.若i正在减小,则线圈两端电压在增大
C.若i正在增大,电场能正在转化为磁场能
D.若i正在增大,此时A板带正电
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据
可知若仅增大线圈的自感系数,振荡频率减小;若仅增大电容器的电容,振荡频率减小,故A错误;
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B.若i正在减小,则线圈正在给电容器充电,磁场能正在减小,电场能正在增大,电容器极板间电压正在
增大,即线圈两端电压在增大,故B正确;
CD.若i正在增大,则电容器正在放电,电场能正在减小,磁场能正在增大,电场能正在转化为磁场能,
由于该时刻电流i的方向指向A板,则此时A板带负电,故C正确,D错误。
故选BC。
9.如图所示,在一倾角为θ的粗糙斜面上置一根通电直导线,导线长度为L,电流方向垂直于纸面向外,电
流大小为I,初始时,通电直导线恰好静止。现有一竖直向下的磁场从零开始不断增大,当磁感应强度为
B0时,通电直导线恰要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是()
A.斜面对通电直导线的支持力一直增大
B.斜面对通电直导线的静摩擦力不断增大
C.粗糙斜面的动摩擦因数
D.磁感应强度
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A.根据平衡条件
磁场从零开始不断增大,斜面对通电直导线的支持力一直增大,A正确;
B.根据平衡条件
磁场从零开始不断增大,斜面对通电直导线的静摩擦力先不断减小后不断增大,B错误;
C.初始时刻静止,根据平衡条件
解得
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C错误;
D.当磁感应强度为B0时,通电直导线恰要滑动,摩擦力最大沿斜面向下,根据平衡条件
解得
D正确。
故选AD。
10.有一种测量物体重力的电子秤,其电路原理图如图中的虚线所示,主要由三部分构成:踏板、压力传感
器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表).不计踏板的质量,
已知电流表的量程为2A,内阻为1Ω,电源电动势为12V,内阻为1Ω,电阻R随压力F变化的函数式为
R=30-0.01F(F和R的单位分别为N和Ω).下列说法中正确的是()
A.该秤能测量的最大体重是2600N
B.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的0.375A处
C.电流表G的量程越大,则能测量的最大体重越小
D.该秤可以通过电路规律转换成F=3200+关系进行刻度转换
【答案】AB
【解析】
【详解】A.电路中最大电流为2A,由闭合电路欧姆定律,E=I(r+R+rA),可解得压力传感器R最小值
为4Ω,由电阻R随压力F变化的函数式为:R=30-0.01F,可得压力最大值:
F=2600N,
即该秤能测量的最大体重是2600N,故A正确;
B.踏板空载时,F=0,R=30Ω,由闭合电路欧姆定律,E=I(r+R+rA),可解得:
I=0.375A,
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故B正确;
C.由E=I(r+R+rA)和R=30-0.01F,可得:
E=I(r+30-0.01F+rA),
电流表G的量程I越大,则能测量的最大体重F越大,故C错误;
D.由E=I(r+30-0.01F+rA),可得:
F=3200-,
故D错误
故选AB。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13-15小题解答时请写出必要的文字说明、
方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.某物理兴趣小组在“探究影响电荷之间静电力大小的因素”实验中,设计了如图所示的实验装置。该小
组选用完全相同的均带正电荷的小球A和B,且小球A的电荷量大于小球B的电荷量,小球A固定在可移
动的绝缘座上,小球B用绝缘丝线悬挂于C点。实验时采用控制变量法,先保持两小球距离不变,改变小
球A所带的电荷量,观察小球B悬线偏角的变化情况;再保持两小球电荷量不变,改变小球A与小球B的
距离,观察小球B悬线偏角的变化情况。
(1)在实验中发现小球B悬线的偏角减小,可能进行的实验操作是。
A.小球A的电荷量增大B.小球A的电荷量减小
C.小球A与小球B的距离增大D.小球A与小球B的距离减小
(2)如果将小球A与小球B接触后放回原处,则小球B悬线的偏角将___________(选填“增大”“减小”
或“不变”)。
(3)如果A、B两小球的球心在同一水平线上,小球A、B的质量分别为mA和mB,小球B静止时悬线的
偏角为,当地重力加速度大小为g,则两小球之间的静电力F=_________。(用题中涉及的物理量符号表
示)
【答案】(1)BC(2)增大
(3)
第9页/共16页
【解析】
【小问1详解】
实验中发现小球B悬线的偏角减小,说明两个小球之间的库仑力减小,可能是小球所带电荷量减小或两小
球间距增大导致的,故选BC。
【小问2详解】
由于A、B两小球均带正电荷且QA大于QB,则小球A与小球B接触后,两小球所带电荷量相等为
由数学知识知(QA大于QB,不能取等号)
接触前库仑力大小为
接触后放回原处库仑力大小为
故,则小球B悬线的偏角将增大。
【小问3详解】
根据题意,对小球B受力分析,由力的平衡条件可得静电力
12.用如图所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为滑动变阻器,电流表
的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图甲实验电路测电源的电动势和内电阻,所测得的实际是图中虚线框所示“等效电源”的电动势
E′和内电阻r′,若电源的电动势为E、内电阻为r、电流表内电阻为RA,则所测得的E′=______,r′=______。
(请用E、r、RA表示)
(2)某同学利用图像,分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图中,实线是根据实验数
第10页/共16页
据描点作图得到的U—I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U—I图像(没有电表内电阻影
响的理想情况)。在图中,对应图乙电路分析的U—I图像是______,并据此分析可得电源电动势和内阻的
真实值E真、r真与测量值E测、r测的大小关系为r真>r测、E真______E测。(最后一空选填“>”“=”或
“<”)
A.B.
C.D.
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图中的______(选填“甲”或
“乙”)。
【答案】(1)①.E②.r+RA
(2)①.A②.>
(3)乙
【解析】
【小问1详解】
[1][2]图中虚线框所示“等效电源”是将电流表与电源串联后作为一个整体,可知所测得的等效电动势与等
效内电阻分别为E′=E,r′=r+RA
【小问2详解】
[1]图乙电路的系统误差在于电压表的分流,若将电压表与电源等效为一个新电源,利用图乙的测量值实际
上是“等效电源”的电动势与内电阻,可知,电动势与内电阻的测量值分别为,
根据闭合电路欧姆定律有
可知,图像与纵轴交点坐标表示电动势,图像斜率的绝对值表示内电阻,可知,实线纵轴交点坐标小
于虚线纵轴交点坐标,实线斜率的绝对值小于虚线斜率的绝对值,即第一个选择项中的图像满足要求。
第11页/共16页
故选A。
[2]结合上述解析可知E真>E测。
【小问3详解】
图甲的系统误差在于电流表的分压,图乙的系统误差在于电压表的分流,由于电源内电阻约为1Ω,电流表
的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ,电流表内电阻与电源内电阻相差不多,而电压表内电阻远
远大于电源内电阻,即电压表分流影响小一些,可知,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应
选择图中的乙。
13.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈的面积,匝
数、线圈总电阻为,匀强磁场的磁感应强度大小为,线圈两端通过滑环、电刷外
接一个阻值为的定值电阻。从线圈平面经中性面开始计时(t=0)并以的转速匀速转动时,
求:
(1)写出线圈中感应电动势随时间的瞬时值表达式;
(2)在的时间内电阻上所产生的热量。
【答案】(1)
(2)450J
【解析】
【小问1详解】
线圈转动过程产生的交流电的峰值为
图中以中性面作为计时起点,则感应电动势的瞬时值
【小问2详解】
第12页/共16页
电流的有效值。
则在内R上焦耳热
14.如图所示,质量为m,带电量为的点电荷,从原点以初速度射入第一象限内的电磁场区域,在
,(、为已知)区域内有竖直向上的匀强电场,在区域内有垂直纸面向
里的匀强磁场B,控制电场强度(E值有多种可能),可让粒子从NP射入磁场后偏转打到接收器MN上,
粒子不计重力,求:
(1)粒子从NP中点射入磁场,电场强度E的大小;
(2)粒子从NP中点射入磁场时速度为的大小;
(3)粒子在磁场中运动的圆周半径最大值是多大。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
若粒子打到PN中点,则
,
解得
【小问2详解】
第13页/共16页
粒子从PN中点射出时,则
速度
【小问3详解】
当粒子在磁场中运动有最大运动半径时,进入磁场的速度最大,则此时粒子从
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