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山西省朔州市右玉一中2014-2015学年高二下学期期中考试物理试卷


山西省朔州市右玉一中 2014-2015 学年高二下学期期中物理试卷
一、选择题: (每题 4 分,共 48 分,其中第 1 题为多项选择,其余为单选) 1.自然界的电、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.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总 要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.法拉第发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D.椤次发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 2.一个面积为 S 的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动,当线圈处于如图 所示位置开始计时,下列说法中正确的是( )

A.t=0 时线圈的感应电动势为零 B.转过 90°时线圈的感应电动势最大 C.转过 90°的过程中线圈中的平均感应电动势为 BSω D.转过 90°的过程中线圈中的平均感应电动势为

3.如图所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里 (设为正方向)的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线 abcd 所围 区域内磁场的磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时, 导体圆环将受到向上 的磁场作用力( )

A.

B.

C.

D. 4.如图所示,线圈 L 的自感系数和电容器的电容 C 都很小(如 L=100μH,C=100pF) ,此 电路的主要作用是( )

A.阻直流、通交流,输出交流电 B.阻交流、通直流,输出直流电 C.阻低频、通高频,输出高频交流电 D.阻高频、通低频,输出低频交流电和直流电 5.如图所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中 就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工 件其他部分发热很少.以下说法正确的是( )

A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越慢 B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 6.把导体匀速拉上斜面如图所示, (不计棒和导轨的电阻,且接触面光滑,匀强磁场磁感应 强度 B 垂直框面向上)则下列说法正确的是( )

A.拉力做的功等于棒的机械能的增量 B.合力对棒做的功等于棒的动能的增量

C.拉力与棒受到的磁场力的合力为零 D.拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于回路中产生电能 7.如图所示,灯泡 A、B 与固定电阻的阻值均为 R,L 是自感系数很大的线圈.当 S1 闭合, S2 断开且电路稳定时,A、B 亮度相同,再闭合 S2,待电路稳定后将 S1 断开,下列说法中 正确的是( )

A.B 灯立即熄灭 B.A 灯将比原来更亮一下后再熄灭 C.有电流通过 B 灯,方向为 c→d D.有电流通过 A 灯,方向为 a→b 8.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的( )

A.质点运动频率是 4Hz B.在 10 秒内质点经过的路程是 20cm C.第 4 末质点的速度是零 D.在 t=1s 和 t=3s 两时刻,质点位移大小相等、方向相同 9.一理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示, 副线圈所接电路如图乙所示,P 为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是( )

A.副线圈输出电压的有效值为 31 V B.副线圈输出电压的频率为 50 Hz C.P 向右移动时,原、副线圈的电流比减小 D.P 向右移动时,变压器的输入功率减小 10.一根电阻丝接入 100V 的恒定电压电路中,在 1min 内产生的热量为 Q,同样的电阻丝 接入正弦交变电流的电路中,在 2min 内产生的热量也为 Q,则该交流电压的峰值是( ) A.141.4 V B.70.7 V C.100 V D.50 V

11. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示. 已知发电机线圈 内阻为 5.0Ω,外接一只电阻为 95.0Ω 的灯泡,如图乙所示,则( )

A.电压表 V 的示数为 220V B.电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C.灯泡实际消耗的功率为 484W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J 12.如图,矩形闭合线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用 t1、t2 分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻,线框下落过程形状不变,ab 边始终保持与磁场水平边界 OO′ 平行,线框平面与磁场方向垂直,设 OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一 个图象可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律( )

A.

B.

C.

D.

二、填空题. 13.如图所示,一带负电的粒子处在电磁感应加速器半径为 r 的轨道中,轨道围成的内部区 域有垂直于纸面向里的匀强磁场, 若磁场的磁感应强度随时间均匀增大. 则该粒子在轨道内 将作__________(选填“顺时针”或“逆时针”)运动,如果该粒子每运动一周增加的动能为 △ Ek,粒子所带的电荷量为 q,那么磁感应强度的变化率为__________.

三、简答题. 14.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为 101.00cm,摆球直径 为 2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动 50 次所用的时间为 101.5s.则: 2 (1)他测得的重力加速度 g=__________m/s . (计算结果取三位有效数字) (2)他测得的 g 值偏小,可能原因是:__________ A.测摆线长时摆线拉得过紧. B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了. C.开始计时时,秒表过迟按下. D.实验中误将 49 次全振动计为 50 次. (3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长 l 并测出相应的周期 T,从而得出一组 2 对应的 l 和 T 的数值,再以 l 为横坐标、T 为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的 斜率 K.则重力加速度 g=__________. (用 K 表示) 15.如图所示,面积为 0.2m 的 100 匝线圈 A 处在磁场中,磁场方向垂直于线圈平面.磁 感应强度随时间变化的规律是 B= (6﹣0.2t) T, 已知电路中的 R1=4Ω, R2=6Ω, 电容 C=30μF, 线圈 A 的电阻不计.求: (1)闭合 S 后,通过 R1 的电流大小和方向. (2)闭合 S 一段时间后,再断开 S,S 断开后通过 R2 的电荷量是多少?
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16.某发电站的输出功率为 10 kW,输出电压为 4kV,通过理想变压器升压后向 125km 远 ﹣8 ﹣4 2 处用户供电.已知输电线的电阻率为 ρ=2.4×10 Ω?m,导线横截面积为 1.5×10 m ,输电 线路损失的功率为输出功率的 4%,求: (1)画出远距离输电的示意图; (2)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少? (3)如果用户用电器的额定电压为 220V,所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是多少? 17.如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 L=0.5m,其电阻不计,两 导轨及其构成的平面与水平面成 30°角.完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置,每 棒两端都与导轨始终良好接触,已知两棒质量均为 m=0.02kg,电阻均为 R=0.1Ω,整个装置 处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.2T,棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒 cd 恰好能够保持静止.g 取 10m/s , 问: (1)通过棒 cd 的电流 I 是多少,方向如何? (2)棒 ab 受到的力 F 多大? (3)棒 cd 每产生 Q=0.1J 的热量,力 F 做的功 W 是多少?
2

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山西省朔州市右玉一中 2014-2015 学年高二下学期期中 物理试卷
一、选择题: (每题 4 分,共 48 分,其中第 1 题为多项选择,其余为单选) 1.自然界的电、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.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场 总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.法拉第发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D.椤次发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 考点:物理学史. 专题:常规题型. 分析:依据物理学的发展史和各个人对物理学的贡献可以判定各个选项. 解答: 解:A、楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应 电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故 A 正确; B、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 B 错误; C、法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系,故 C 正确,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. 2.一个面积为 S 的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动,当线圈处于如图 所示位置开始计时,下列说法中正确的是( )

A.t=0 时线圈的感应电动势为零

B.转过 90°时线圈的感应电动势最大 C.转过 90°的过程中线圈中的平均感应电动势为 BSω D.转过 90°的过程中线圈中的平均感应电动势为

考点:交流发电机及其产生正弦式电流的原理;法拉第电磁感应定律. 专题:交流电专题. 分析: 根据 Em=NBSω 求解感应电动势的最大值, 根据 E=N 求解感应电动势的平均值.

解答: 解:A、t=0 时线圈的磁通量为零,cd 边垂直切割磁感线,感应电动势最大,为: Em=NBSω,故 A 错误; B、转过 90°时,cd 边速度方向与磁感线平行,故线圈的感应电动势为零,故 B 错误; C、D、转过 90°的过程中线圈中的平均感应电动势为: =N = ;T= ;解得,

=

;故 C 错误,D 正确;

故选:D. 点评:本题关键明确根据公式 Em=NBSω 求最大值,根据 =N 求平均值,基础题.

3.如图所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里 (设为正方向)的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线 abcd 所围 区域内磁场的磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时, 导体圆环将受到向上 的磁场作用力( )

A.

B.

C.

D.

考点:楞次定律. 专题:电磁感应与电路结合. 分析: 导线区内磁场的变化使螺线管内产生感应电流, 而感应电流产生的磁场可以在下方线 圈中产生感线电流,则由法拉第电磁感应定律及楞次定律可判断导线区域内的磁场变化. 解答: 解:由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知,要使圆环受到磁场的作用力,则螺 线管中应产生变化的磁场;而螺线管中的磁场是由 abcd 区域内的磁场变化引起的,故四个 图中的磁场变化率应变化,不是恒定的,所以有 CD 符合,AB 是不变的.所以 AB 错误; 由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知,若导体圆环将受到向上的磁场作用力,则竖直放 置的螺线管内的磁通量减小, 即电流减小, 所以导线 abcd 内的磁通量的变化率是减小的. 故 C 正确,D 错误. 故选:C. 点评:本题应明确 abcd 区域内的磁场变化引起螺线管的电磁感应;而螺线管中电流的变化 才会引起导线环中电磁感应. 4.如图所示,线圈 L 的自感系数和电容器的电容 C 都很小(如 L=100μH,C=100pF) ,此 电路的主要作用是( )

A.阻直流、通交流,输出交流电 B.阻交流、通直流,输出直流电 C.阻低频、通高频,输出高频交流电 D.阻高频、通低频,输出低频交流电和直流电 考点:电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用. 专题:交流电专题. 分析:根据电容器和电感线圈的特性分析选择.电容器内部是真空或电介质,隔断直流.能 充电、放电,能通交流,具有隔直通交、通高阻低的特性.电感线圈可以通直流,通过交流 电时产生自感电动势,阻碍电流的变化,具有通直阻交,通低阻高的特性.根据感抗和容抗 的大小分析对高频和低频的阻碍. 解答: 解:电感器对直流无阻碍,对交流电有阻碍作用,根据 XL=2πLf 知,自感系数很 小,频率越低,感抗越小,所以阻碍作用为:通低频,阻高频. 电容器对交流无阻碍,对直流电有阻碍作用,根据 Xc= .知电容 C 越小,频率越低,

容抗越大,所以阻碍作用为:通高频,阻低频. 因此电路的主要作用是阻高频、通低频,输出低频交流电和直流电,故 D 正确,ABC 错误; 故选:D. 点评:对于电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆:XL=2πLf,xC= 电感,C 是电容,f 是频率. .L 是

5.如图所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中 就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工 件其他部分发热很少.以下说法正确的是( )

A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越慢 B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 考点:法拉第电磁感应定律. 专题:电磁感应与电路结合. 分析: 高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场, 在焊接的金属工件中就产生感应电流, 根据法拉第电磁感应定律分析电流变化的频率与焊缝处的温度升高的关系. 焊缝处横截面积 小,电阻大,电流相同,焊缝处热功率大,温度升的很高. 解答: 解:A、B、高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场,在焊接的金属工件中 就产生感应电流,根据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变化的频率越高,磁通量变化频 率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度升高的越快.故 AB 错误. C、D、焊缝处横截面积小,电阻大,电流相同,焊缝处热功率大,温度升的很高.故 C 正确,D 错误. 故选:C. 点评:本题高频焊接是电磁感应原理的实际应用,根据电磁感应的普遍规律来分析、理解, 并不难. 6.把导体匀速拉上斜面如图所示, (不计棒和导轨的电阻,且接触面光滑,匀强磁场磁感应 强度 B 垂直框面向上)则下列说法正确的是( )

A.拉力做的功等于棒的机械能的增量 B.合力对棒做的功等于棒的动能的增量 C.拉力与棒受到的磁场力的合力为零 D.拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于回路中产生电能 考点:导体切割磁感线时的感应电动势;力的合成与分解的运用;电磁感应中的能量转化. 专题:电磁感应——功能问题. 分析:导体沿斜面匀速上升,动能不变,重力势能增加,回路中产生内能,根据能量转化和 守恒定律,分析拉力做功与各种能量变化的关系.根据动能定理,拉力、磁场力和重力所做

总功为零, 则拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于棒克服磁场力做的功. 而棒克服 磁场力做的功等于回路中产生电能. 解答: 解:A、根据能量转化和守恒定律,分析得到:拉力做的功等于棒的机械能的增量 与电路中产生的电能之和.故 A 错误. B、根据动能定理得合力对棒做的功等于棒的动能的增量,故 B 正确. C、导体受重力、磁场力、支持力和拉力,由于匀速拉上,所以四个力合力为零,所以 拉力与棒受到的磁场力的合力等于重力与支持力的合力大小.故 C 错误. D、根据功能关系可知:拉力、磁场力和重力所做总功为零,则拉力对棒做的功与棒克 服重力做的功之差等于棒克服磁场力做的功.而棒克服磁场力做的功等于回路中产生电 能.故 D 正确. 故选 BD 点评:本题考查分析电磁感应现象中功能关系的能力.可能根据动能定理分析.抓住导体棒 克服磁场力做的功等于回路中产生电能. 7.如图所示,灯泡 A、B 与固定电阻的阻值均为 R,L 是自感系数很大的线圈.当 S1 闭合, S2 断开且电路稳定时,A、B 亮度相同,再闭合 S2,待电路稳定后将 S1 断开,下列说法中 正确的是( )

A.B 灯立即熄灭 B.A 灯将比原来更亮一下后再熄灭 C.有电流通过 B 灯,方向为 c→d D.有电流通过 A 灯,方向为 a→b 考点:自感现象和自感系数. 分析:在开关闭合瞬间,线圈阻碍电流的增加,断开 S1 瞬间产生一自感电动势相当于电源, 与 A 组成闭合回路. 解答: 解: 解: S1 闭合、 S2 断开且电路稳定时两灯亮度相同, 说明 L 的直流电阻亦为 R. 闭 合 S2 后,L 与 A 灯并联,R 与 B 灯并联,它们的电流均相等.当断开后,L 将阻碍自身电 流的减小,即该电流还会维持一段时间,在这段时间里,因 S2 闭合,电流不可能经过 B 灯 和 R,只能通过 A 灯形成 b→A→a→L→c→b 的电流,所以 A 正确 CD 错误;由于自感形成 的电流是在 L 原来电流的基础上逐渐减小的,并没有超过 A 灯原来电流,故 A 灯虽推迟一 会熄灭,但不会比原来更亮,故 B 错误. 故选:A 点评: 做好本类题目要注意: 线圈与哪种电器配合, 在结合线圈的特点分析哪一端的电势高, 从而判断电流的方向. 8.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的( )

A.质点运动频率是 4Hz B.在 10 秒内质点经过的路程是 20cm C.第 4 末质点的速度是零 D.在 t=1s 和 t=3s 两时刻,质点位移大小相等、方向相同 考点:简谐运动的振动图象. 专题:简谐运动专题. 分析:由简谐运动的图象直接读出周期,求出频率.根据时间与周期的关系求出在 10s 内质 点经过的路程. 根据质点的位置分析其速度. 根据对称性分析 t=1s 和 t=35s 两时刻质点的位 移关系. 解答: 解:A、由图读出质点振动的周期 T=4s,则频率 f= = =0.25Hz.故 A 错误. B、质点做简谐运动,在一个周期内通过的路程是 4A,t=10s=2.5T,所以在 10s 内质点经过 的路程是: S=2.5×4A=10×2cm=20cm.故 B 正确. C、在第 4s 末,质点的位移为 0,经过平衡位置,速度最大.故 C 错误. D、由图知在 t=1 s 和 t=3 s 两时刻,质点位移大小相等、方向相反,故 D 错误. 故选:B 点评:由振动图象能直接质点的振幅、周期,还可读出质点的速度、加速度方向等等.求质 点的路程,往往根据时间与周期的关系求解,知道质点在一个周期内通过的距离是 4A,半 个周期内路程是 2A,但不能依此类推, 周期内路程不一定是 A.

9.一理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示, 副线圈所接电路如图乙所示,P 为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是( )

A.副线圈输出电压的有效值为 31 V B.副线圈输出电压的频率为 50 Hz C.P 向右移动时,原、副线圈的电流比减小 D.P 向右移动时,变压器的输入功率减小 考点:变压器的构造和原理;电功、电功率;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率. 专题:交流电专题.

分析:根据瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据电压与匝数成 正比即可求得结论. 解答: 解:A、根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为 310V,所以副线 圈的电压的最大值为 31V,所以电压的有效值为 U= V,所以 A 错误.

B、由图象可知,交流电的周期为 0.02s,所以交流电的频率为 50Hz,所以 B 正确. C、原副线圈电流之比等于匝数的反比,故原副线圈的电流之比不变,故 C 错误. D、P 右移,R 变小,原副线的电流都变大.而电压不变,故功率增大,故 D 错误; 故选:B 点评:电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况, 再确定其他的电路. 10.一根电阻丝接入 100V 的恒定电压电路中,在 1min 内产生的热量为 Q,同样的电阻丝 接入正弦交变电流的电路中,在 2min 内产生的热量也为 Q,则该交流电压的峰值是( ) A.141.4 V B.70.7 V C.100 V D.50 V 考点:正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率. 专题:交流电专题. 分析: 交流电产生的热量根据焦耳定律用有效值研究, 采用比例法与恒定电流相比较求出交 流电的有效值,再由最大值与有效的关系求解峰值. 解答: 解:设正弦交流电电压有效值为 U2. 对于恒定电流:Q= t1…①

对于正弦交变电流:Q=

t2…②

由①②联立得:

=

得到:U2=50 V 交流电压的峰值是:Um= U2=100V 故选:C 点评:对于交流电求解热量、功率、电功要用有效值.对于有效值往往根据定义,将交流与 直流进行比较求解. 11. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示. 已知发电机线圈 内阻为 5.0Ω,外接一只电阻为 95.0Ω 的灯泡,如图乙所示,则( )

A.电压表 V 的示数为 220V B.电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C.灯泡实际消耗的功率为 484W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J 考点:正弦式电流的图象和三角函数表达式;焦耳定律;正弦式电流的最大值和有效值、周 期和频率. 专题:交流电专题. 分析:由图读出电动势的最大值,求出有效值,根据欧姆定律求出外电压的有效值,即为电 压表的示数.根据电流方向每个周期改变两次,求出每秒钟方向改变的次数.根据电压有效 值求出灯泡消耗的功率.由焦耳定律,由有效值求出发电机焦耳热. 解答: 解:由甲图知电压峰值为 220 V,周期 0.02s,所以有效值为 220V, 角速度 ω= =100πrad/s. R=209V,故 A 错误;

A、电压表测的是路端电压 U=

B、交流电的频率为 50Hz,每一周期电流改变两次,所以每秒改变 100 次,故 B 错误; C、灯泡实际消耗的功率 P= = W≠484W.故 C 错误;

D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 Q=I rt=

2

×5×1J=24.2J.故 D 正确.

故选:D. 点评:交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化,求解交流电的焦耳 热、电功、电功率时要用交流电的有效值,求电量时用平均值. 12.如图,矩形闭合线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用 t1、t2 分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻,线框下落过程形状不变,ab 边始终保持与磁场水平边界 OO′ 平行,线框平面与磁场方向垂直,设 OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一 个图象可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律( )

A.

B.

C.

D.

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. 专题:电磁感应中的力学问题. 分析:线框进入磁场前先做自由落体运动,进入磁场时,若安培力大于重力,则线框做加速 度逐渐减小的减速运动,在 cd 边未进入磁场时,若加速度减为零,则做匀速运动,cd 边进 入磁场后做匀加速直线运动. 若安培力小于重力,进入磁场做加速度减小的加速运动,在 cd 边未进入磁场时,若加速度 减为零,则做匀速运动,cd 边进入磁场后做匀加速直线运动. 若安培力等于重力,进入磁场做匀速直线运动,cd 边进入磁场后做匀加速直线运动. 解答: 解: A、线框先做自由落体运动,若 ab 边进入磁场做减速运动,由 F= 知线框所受的安培

力减小,加速度逐渐减小,v﹣t 图象的斜率应逐渐减小,而该图象中的加速度逐渐增大.故 A 错误. B、线框先做自由落体运动,若 ab 边进入磁场后做减速运动,速度减小,安培力减小,线 框做加速度减小的减速运动,cd 边进入磁场做匀加速直线运动,加速度为 g.故 B 错误. C、线框先做自由落体运动,ab 边进入磁场后因为重力大于安培力,做加速度减小的加速运 动,cd 边离开磁场做匀加速直线运动,加速度为 g,故 C 正确. D、线框先做自由落体运动,ab 边进入磁场后因为重力等于安培力,做匀速直线运动,cd 边离开磁场做匀加速直线运动,加速度为 g,故 D 正确. 故选:CD. 点评:解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动,结合安培力公式、切割产生的 感应电动势公式进行分析. 二、填空题. 13.如图所示,一带负电的粒子处在电磁感应加速器半径为 r 的轨道中,轨道围成的内部区 域有垂直于纸面向里的匀强磁场, 若磁场的磁感应强度随时间均匀增大. 则该粒子在轨道内 将作顺时针(选填“顺时针”或“逆时针”)运动,如果该粒子每运动一周增加的动能为△ Ek, 粒子所带的电荷量为 q,那么磁感应强度的变化率为 .

考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律.

分析:磁场的磁感应强度随时间均匀增大,根据麦克斯韦电磁场理论可知在空间产生电场, 根据楞次定律判断电场的方向,分析粒子的运动情况;电场力做功等于粒子动能的增加,根 据能量守恒求出感应电动势,由法拉第电磁感应定律可求出磁感应强度的变化率. 解答: 解:由题,磁场的磁感应强度随时间均匀增大,根据麦克斯韦电磁场理论可知在空 间产生电场,根据楞次定律判断得知,电场方向沿逆时针,负电荷所受的电场力方向沿顺时 针方向,所以该粒子在轨道内将作顺时针运动. 设变化的磁场产生的感应电动势为 E. 根据动能定理得:qE=△ Ek,由法拉第电磁感应定律得 E= = ?πr
2

联立解得,

=

故答案为:顺时针, 点评: 本题考查对麦克斯韦电磁场理论的理解能力, 运用动能定理和法拉第电磁感应定律列 式求解磁感应强度的变化率. 三、简答题. 14.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为 101.00cm,摆球直径 为 2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动 50 次所用的时间为 101.5s.则: 2 (1)他测得的重力加速度 g=9.76m/s . (计算结果取三位有效数字) (2)他测得的 g 值偏小,可能原因是:B A.测摆线长时摆线拉得过紧. B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了. C.开始计时时,秒表过迟按下. D.实验中误将 49 次全振动计为 50 次. (3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长 l 并测出相应的周期 T,从而得出一组 2 对应的 l 和 T 的数值,再以 l 为横坐标、T 为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的 斜率 K.则重力加速度 g= . (用 K 表示)

考点:用单摆测定重力加速度. 专题:实验题;单摆问题. 分析: (1)单摆的摆长等于线长加摆球的半径.根据单摆振动 50 次所用的时间为 101. 5s 求出单摆振动一次所用的时间,即为周期.根据单摆的周期公式求出重力加速度. (2)根据重力加速度的表达式,分析 g 值偏小可能的原因. 2 (3)由重力加速度的表达式,根据数学知识分析 T ﹣l 图线斜率的意义. 解答: 解: (1)单摆的摆长 L=l+r=101.00cm+ T= = 2.00cm=102.00cm=1.02m,单摆的周期

由单摆的周期公式 T=2

得,g=

代入解得,g=9.76m/s (2)

2

A、测摆线长时摆线拉得过紧,摆长偏大,根据 g=

可知,测得的 g 应偏大.故 A 错

误. B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,测得的单摆周期变 大,根据 g= 可知,测得的 g 应偏小.故 B 正确.

C、开始计时时,秒表过迟按下,测得的单摆周期变小,根据 g= 偏大.故 C 错误.

可知,测得的 g 应

D、实验中误将 49 次全振动计为 50 次,根据 T= 求出的周期变小,g 偏大.故 D 错误. 故选 B (3)根据重力加速度的表达式 g= 可知,T ﹣l 图线斜率 k=
2

,则 g=



故答案为: (1)9.76. (2)B. (3)



点评:单摆的周期采用累积法测量可减小误差.对于测量误差可根据实验原理进行分析.图 线可利用数学知识分析其物理意义. 15.如图所示,面积为 0.2m 的 100 匝线圈 A 处在磁场中,磁场方向垂直于线圈平面.磁 感应强度随时间变化的规律是 B= (6﹣0.2t) T, 已知电路中的 R1=4Ω, R2=6Ω, 电容 C=30μF, 线圈 A 的电阻不计.求: (1)闭合 S 后,通过 R1 的电流大小和方向. (2)闭合 S 一段时间后,再断开 S,S 断开后通过 R2 的电荷量是多少?
2

考点:法拉第电磁感应定律;电容. 专题:电磁感应与电路结合. 分析: 根据法拉第电磁感应定律求出线圈产生的感应电动势, 根据闭合电路欧姆定律求出电 流强度的大小,根据楞次定律判断出感应电流的方向;断开 S,电容器放电,所带的电量全 部通过 R2,闭合时,根据 Q=CU 求出 R2 所带的电量. 解答: 解: (1)根据 B=6﹣0.2t 则有: =0.2T/s;

A 线圈内产生的感应电动势:E=n S 闭合后,电路中电流为:I=

S=100×0.2×0.2V=4V = A=0.4A;

根据楞次定律可知,线圈 A 产生感应电流方向顺时针方向,那么通过 R1 的电流方向:从左 向右流过 R1. ﹣5 (2)根据电容的公式,则有电容器的带电量为:Q=CU2=CIR2=30μF×0.4×6=7.2×10 C; 答: (1)通过 R2 的电流大小 0.4A,从左向右流过 R1; ﹣5 (2)电容器的带电量是 7.2×10 C. 点评:解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律,以及会用楞次定律判断感应电流的方向, 会根据闭合电路欧姆定律求电流. 16.某发电站的输出功率为 10 kW,输出电压为 4kV,通过理想变压器升压后向 125km 远 ﹣8 ﹣4 2 处用户供电.已知输电线的电阻率为 ρ=2.4×10 Ω?m,导线横截面积为 1.5×10 m ,输电 线路损失的功率为输出功率的 4%,求: (1)画出远距离输电的示意图; (2)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少? (3)如果用户用电器的额定电压为 220V,所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是多少? 考点:远距离输电. 专题:交流电专题. 分析: (1)画出升压变压器和降压变压器即可; (2)根据电阻定律得出输电线的电阻,根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流,从 而根据 P=UI 求出升压变压器的输出电压;根据输电线上的电流和电阻求出输电线上的电压 损失;根据变压比公式求解升压变压器原、副线圈的匝数比; (3)根据输出电压和电压损失得出降压变压器的输入电压,结合电压之比等于原副线圈的 匝数之比求出降压变压器的原副线圈匝数之比. 解答: 解: (1)远距离输电的示意图,如图所示:
4

(2)导线电阻:R 线=ρ 代入数据得:R=40Ω 升压变压器副线圈电流:I2=I 线 2 又 I ?R 线=4%P 解得:I2=100A 根据 P=U2I2 得:U2=100 KV 根据变压比公式,有: =

(2)降压变压器的输入电压为:U3=U2﹣I2R 线=96KV 由 得: = = ,

答: (1)如图所示; (2)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是 1:25; (3)如果用户用电器的额定电压为 220V,所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是 4800: 11. 点评:解决本题的关键知道:1、原副线圈的电压比、电流比与匝数比之间的关系;2、升压 变压器的输出电压、降压变压器的输入电压、电压损失之间的关系. 17.如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 L=0.5m,其电阻不计,两 导轨及其构成的平面与水平面成 30°角.完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置,每 棒两端都与导轨始终良好接触,已知两棒质量均为 m=0.02kg,电阻均为 R=0.1Ω,整个装置 处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.2T,棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒 cd 恰好能够保持静止.g 取 10m/s , 问: (1)通过棒 cd 的电流 I 是多少,方向如何? (2)棒 ab 受到的力 F 多大? (3)棒 cd 每产生 Q=0.1J 的热量,力 F 做的功 W 是多少?
2

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: (1)对 cd 研究:cd 保持静止,分析受力情况,由平衡条件求出安培力大小,即能由 安培力公式 F=BIL 求出电流的大小,由左手定则判断 I 的方向. (2)再对棒 ab 研究,棒 ab 沿导轨向上匀速运动,由平衡条件求出 F. (3)两棒电阻相等,产生的热量相等.由功能关系求得力 F 做的功. 解答: 解: (1)棒 cd 受到的安培力为:Fcd=BIL…① 棒 cd 在共点力作用下平衡,则有:Fcd=mgsin30°…② 由①②式得:BIL=mgsin30° 解得:I= = A=1A,方向由右手定则可知由 d 到 c.

(2)棒 ab 与棒 cd 受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 对棒 ab 由共点力平衡有:F=mgsin30°+BIL 代入数据解得:F=2mgsin30°=0.2N (3)设 ab 棒匀速运动的速度大小为 v,则产生的感应电动势:E=BLv

由闭合电路欧姆定律知:I= 联立得:2IR=Blv,v= m/s=2m/s
2

设在时间 t 内棒 cd 产生 Q=0.1J 热量,由焦耳定律可知:Q=I Rt 则得:t= = s=1s

在时间 t 内,棒 ab 沿导轨的位移:x=vt 力 F 做的功:W=Fx=Fvt=0.2×2×1J=0.4J 答: (1)通过 cd 棒的电流 I 是 1A,方向 d→c. (2)棒 ab 受到的力 F 是 0.2N. (3)棒力 F 做的功 W 是 0.4J 点评:本题是电磁感应中的力学问题,综合运用电磁磁学知识和力平衡知识.第 2 问题,也 可以选择研究整体求解 F 的大小.


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