2015高二物理期末复习题

1磁场、电磁感应、交流电期末考试题1.“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子的运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度B正比于A．TB．TC．3TD．2T2.如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起，棒上有如图2所示的持续交流电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功3..在法拉第时代，下列验证“由磁产生电，设想的实验中.能观察到感应电流的是A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两瑞与相邻房间的电流表连接。往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化4.（2014年全国卷2）20．图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是Ａ．电子与正电子的偏转方向一定不同Ｂ．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同Ｃ．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子Ｄ．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小5.如图，一端接有定值电阻R的平行金属导轨固定在水平面内，通有恒定电流的绝缘长直导线垂直于导轨紧靠导轨固定，导体棒与导轨垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中导体棒所受安培力分别用MF、NF表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是（）硅微条径迹探测器永磁铁永磁铁2A.MF向右B.NF向左C.MF逐渐增大D.NF逐渐减小6.如图所示不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H,P固定在框上。H、P的间距很小，质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在俩挡板之间，与金属框接触良好并围成边长1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加与水平面成30°角且与金属杆垂直的均匀磁场，磁感应强度随时间变化规律是B=（0.4-0.2t）T。图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变，则A、t=1s时，金属杆中感应电流方向从C到D。B、t=3s时，金属杆中感应电流方向从D到C。C、t=1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1N。D、t=3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N。7.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是A．0B．212rqkC．22rqkD．2rqk8.（2014年大纲卷）20．很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变RMNIv导体棒B+q39．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为A．22BatB．22nBatC．2nBatD．22nBat10.如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯11.如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：HHIBUkd，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则A．霍尔元件前表面的电势低于后表面B．若电源的正负极对调，电压表将反偏C．IH与I成正比D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比12.图为模拟远距离输电实验电路图，两理想闫雅琪的匝数n1=n4＜n2=n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL＞2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时（）A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的量度相同4C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压13.如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则A．两次t=0时刻线圈平面与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V14.(20分)如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d，0)点沿垂直于x轴的方向进人电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求：⑴电场强度大小与磁感应强度大小的比值；⑵该粒子在电场中运动的时间。15.（18分）如图25所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距6L。两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN为理想分界面。Ⅰ区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外，A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离均为L。质量为m、+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入Ⅰ区，并直接偏转到MN上的P点，再进入Ⅱ区。P点与A1板的距离是L的k倍。不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑。（1）若k=1，求匀强电场的电场强度E；（2）若2k3，且粒子沿水平方向从S2射出，求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式。516.如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xoy平面平行，且与x轴成450夹角。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从y轴上P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，不计重力。（1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需的时间；（2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值。17.（18分）如题9图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上下磁场的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h。质量为m、带电量为+q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为g。（1）求该电场强度的大小和方向。（2）要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值。（3）若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值。18.(15分)如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，S1S2B0ⅠmNMA1A2+q+-Ⅱ6LLLdp图256重力加速度为g。求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。19.（19分）半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求（1）通过电阻R的感应电流的方向和大小；（2）外力的功率。20.（16分）某电子天平原理如题8图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心刺激，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触）随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。问（1）线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？（2）供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系。（3）若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？1【答案】A【解析】由于等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，即kET。带电粒子在磁场中做圆周运动，洛仑磁力提供向心力：2vqvBmR得mvBqR。而212kEmv故可得：2kmEmvBqRqR又带电粒子的运动半径不变，所以kBET。A正确。2.【答案】：ABC【考点分析】安培力、功【解析】：由图像得棒的运动是先加速再减速，再加速再减速，一直向右运动，选项A对；一个周期内棒先匀加速再匀减速运动，选项B对；由F=BIL，安培力随时间做周期性的变化，选项C对；受到的安培力在一个周期内先做正功后做负功，选项D错。OABCDω73【答案】：D【解析】：穿过线圈磁通量不变，不产生感应电流时，电流表指针不会偏转，A错的；在通电线圈中通电后，穿过旁边放置的线圈磁通量不变，不能产生感应电流，B错的；当插入磁铁时，能产生感应电流，但当跑到另一房间观察时，穿过线圈磁通量不变，不能产生感应电流，C错的；在通电与断电瞬间，磁通量生了变化，有感应电流，D对的。4.【答案】AC【命题立意】考察带电粒子在磁场中的偏转问题。【解题思路】由于电子和正电子电荷性质相反，当入射速度方向相同时，受洛仑兹力方向相反，则偏转方向相反，故A正确。由于电子与正电子速度大小未知，根据带电粒子的偏转半径公式可知，运动半径不一定相同，故B错误。由于质子与正电子的速度未知，半径不一定相同，则根据轨迹无法判断粒子的性质，C正确。由可知粒子动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大，故D错误。【解题点拨】熟练掌握带电粒子在磁场中的偏转半径公式是解决该题的关键。5、【答案】BCD【解析】由安培定则可知，通电导线在M、N区产生的磁场方向分别为垂直纸面向外、垂直纸面向里，导体棒向右通过M区时，由右手定则可知产生的电流方向向下，由左手定则可知，FM向左，同理可以判断，FN向左，越靠近通电导线磁场越强，导