一、单项选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分,每小题只有一个选项符合题意
1.下列说法正确的是
A.电容器,电流、磁感应强度都用到了比值定义法
B.在匀强电场中,同一直线上距离相等的任意两点间的电势差大小一定都相等
C.电荷所受电场力一定与该处电场方向一致,但所受洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
D.通电导线在磁场中受到的安培力越大,该处磁场的磁感应强度就越强
2.如图所示,虚线a、b、c代表电场中一簇等势线,相连等势面之间的电势差相等,实线为一带电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知
A.a、b、c三个等势面中,a的电势最高
B.电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C.该带电质点在P点处的动能比在Q点处的大
D.该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
3.如图所示,当滑动变阻器滑动触头向左滑动时,灯泡的亮度将
A.都变亮 B.都变暗 C.A、B变暗,C变亮 D.A、B变亮,C变暗
4.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N(不计重力),以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是
A.M带负电,N带正电
B.M的速率小于N的速率
C.洛伦兹力对M、N做正功
D.M的运行时间等于N的运行时间
5.如图所示,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,让导体PQ在U型导轨上以速度v=10m/s向右匀速滑动,两导轨距离l=0.8m,则此时的感应电动势的大小和PQ中的电流方向分别为
A.4V,由P向Q
B.0.4V,由Q向P
C.4V,由Q向P
D.0.4V,由P向Q
6.如图甲所示,光滑导轨水平放置在与水平方向夹角60°斜向下的匀强磁场中,匀强从的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态.规定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向为外力的正方向,则在0~t时间内,能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是
A B
C D
二、不定项选择题:本题包括6小题,每小题4分,共24分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个正确,有的有多个正确,全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错的得0分。
7.下列说法正确的是
A.只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力作用
B.由可知,磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线I、L的乘积成反比
C.若一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度不一定为零
D.静电力对电场中的电荷一定会做功,而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功
8.关于电场感应,下列说法中正确的是
A.穿过同一线圈的磁通量越大,感应电动势越大
B.感应电流的磁场可能与原磁场的方向相反也可能相同
C.由于感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化,所以回路由磁通量保持不变
D.穿过同一线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
9.用电流表和电压表测电阻时,可以有如图所示的两种方法把电压表和电流表连入电路,对于这两个电路下列说法正确的是
A.采用(甲)图时,测量出的电阻值比真实值小
B.采用(乙)图时,测量出的电阻值比真实值小
C.为了减小误差,测量较小阻值的电阻时宜采用(甲)图
D.为了减小误差,测量较小阻值的电阻时宜采用(乙)图
10.利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域,如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差,该电势差可以反映磁感应强度B的强弱,则下列说法正确的是
A.若元件是正离子导电,则C侧面电势高于D侧面电势
B.若元件是自由电子导电,则C侧面电势高于D侧面电势
C.在测沿竖直方向的地球北极上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
D.在测沿水平方向的地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
11.如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直luoxianguanb,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路,若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下列表述正确的是
A.穿过线圈a的磁通量变大
B.线圈a有扩张的趋势
C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
D.线圈a对水平桌面的压力将增大
12.如图所示,空间有一垂直纸面向外,磁感应强度为0.5T的匀强磁场,一质量为0.2lg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,,在木板的左端无初速放置一质量为0.1kg,电荷量q=+0.2C的滑块,滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.t=0时对木板施加方向水平向左,大小为0.6N的恒力F,g取10m/s2.则
A.木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B.滑块开始做加速度减小的变加速运动,最后做速度为10m/s匀速运动
C.木板先做加速度为2m/s2匀加速运动,再做加速度增大的运动,最后做加速度为3m/s2的匀加速运动
D.开始木板和滑块一起做加速度为2m/s2的匀加速运动,5s末滑块开始做匀速运动,木板做加速度为3m/s2的匀加速运动
三、实验题
13.某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆档“×10”档测量时,指针指示位置在第11和第12刻度线的正中间(如图甲所示),则其电阻值__________(填“大于”、“等于”或“小于”)115Ω.如果要用这只多用电表测量一个约2000Ω的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是__________(填“×10”、“×100”或“×1k”).用多用电表测量性能良好的晶体二极管的电阻(如图乙所示),交换两表笔前后两次测得的电阻差异明显,那么多用电表测得电阻较小的一次,其___________(填“红”或“黑”)表笔相连的一端为二极管的A极.
14.用图a的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻,为防止调节滑动变阻器时造成短路,电路中连接了一个保护电阻R0,除蓄电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:
A.电流表(量程0.6A、内阻约0.5Ω)
B.电压表(量程3V,内阻约6kΩ)
C.电压表(量程15V,内阻约30kΩ)
D.定值电阻(阻值1Ω;额定功率5W)
E.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)
F.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
G.滑动变阻器(阻值范围0~200Ω、额定电流lA)
(1)在实验中,定值电阻应选_________,滑动变阻器应选________.(填相应仪器的序号)
(2)根据电路图a用笔画线代替导线,将实物电路图b补充完整.
(3)图c是某同学利用图b进行实验测得的数据,而绘出的蓄电池路端电压U随电流I变化的U-I图线,则由图线可得蓄电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω.
四、计算题:解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位
15.如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内电阻r=0.50Ω,电动机M的电阻R0=1.0Ω,闭合电键S后,标有“8V、16W”的灯泡恰能正常发光。
(1)电源两端的路端电压;
(2)电源输出的功率;
(3)电动机的输出功率.
16.如图所示,平行金属带电极板A、B间可看作匀强电场,场强E=1.2×103V/m,极板间距离d=5cm,电场中C和D分别到A、B两板的距离均为0.5m,B极板接地,求:
(1)C、D两点的电势和两点间的电势差;
(2)点电荷q1=-2×10-3C分别在C和D两点的电势能;
(3)将点电荷q2=2×10-3C从C匀速移到D时外力所做的功.
17.如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨和间距为L与水平面成θ角,上端接阻值为R的电阻,匀强磁场B垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.定值电阻R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为
2d,磁感强度也为B的匀强磁场垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为2R,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒达到最大速度时,能匀速穿过平行金属板粒子的速度大小?
18.如图甲所示,在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N。现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°.此时在圆形区域加如图(乙)所示周期性变化的磁场(磁场从t=0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为磁场正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与x轴夹角也为30°.求:
(1)电子进入圆形磁场区域时的速度大小;
(2)0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小;
(3)写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式.
参考答案
1B 2C 3D 4A 5C 6D 7AC 8BD 9BD 10AC 11BC 12C
13、(1)小于,×100,红
14、(1)D(2)图略(3)1.98;0.6
15、(1)灯泡正常发光,电压为额定电压,则路端电压,
(2)则电源内阻的电压
由欧姆定律得流过电源的电流
电源的总功率.
所以电源的输出功率;
(3)灯泡的电流
电动机的电流
电动机消耗的电功率
电动机发热功率
所以电动机的输出功率;
16、(1)由得B和C之间的电势差为:
又因及,所以φC=-54V
同理可得,所以.
(2)由得:.
(3)把q2由C匀速移到D,电场力做负功,由于匀速移动,根据动能定理可知,外力做功与电场力做功大小相等.则外力做功为:.
17、(1)由左手定则可知:该粒子带正电荷.
粒子在磁场中做圆周运动,设半径为r,速度为v0,几何关系有:,得
粒子做匀速圆周运动,由得:
(2)ab棒达到最大速度时做匀速运动:…①,对回路:…②
由①②得:‘’(3)当ab棒达到最大速度时,由①式得:
又U=IR
极板电压也为U,粒子匀速运动:
得:
18、(1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时,
由速度关系:,解得:
(2)由速度关系得
在竖直方向,,解得
(3)如图所示,在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°,所以,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于R.粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是:
电子在磁场作圆周运动的轨道半径得(n=1,2,3…)
若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时MN间运动时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求.应满足的时间条件:,,
代入T的表达式得:(n=1,2,3…)