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文档简介
…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2025年人教版选择性必修2物理上册阶段测试试卷851考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共9题,共18分)1、如图所示;铜质导电板置于匀强磁场中,通电时板中电流方向向下,由于磁场的作用,则( )
A.板左侧聚集较多电子,使b点电势高于a点电势B.板左侧聚集较多电子,使a点电势高于b点电势C.板右侧聚集较多电子,使a点电势高于b点电势D.板右侧聚集较多电子,使b点电势高于a点电势2、如图所示为远距离输电示意图;两变压器均为理想变压器,下列说法正确的是()
A.B.C.随着夏季空调等大功率电器使用增多,降压变压器的输出电压增大,且D.如果发电机输出电压为则输电线上损失的电功率为3、为探究变压器的两个线圈的电压关系,小明绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上,如图所示,线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,线圈b接小灯泡;线圈电阻忽略不计。当闭合电源开关时,他发现电源过载(电流过大,超过学生电源允许的最大值)。为解决电源过载问题,下列措施中可行的是()
A.增大电源电压B.适当增加原线圈a的匝数C.适当增加副线圈b的匝数D.换一个电阻更小的灯泡4、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是A.速率越大,周期越大B.速率越小,周期越大C.速度方向与磁场方向平行D.速度方向与磁场方向垂直5、如图所示,报废的近地卫星离轨时,从卫星中释放一根导体缆绳,缆绳的下端连接有空心导体。缆绳以轨道速度v在地磁场B中运动;使得缆绳中产生感应电流。电荷向缆绳两端聚集,同时两端与电离层中的离子中和,使得电流持续.由于感应电流在地磁场中受到安培力的拖动,从而能加快废弃卫星离轨。设缆绳中电流处处相等,那么()
A.缆绳中电流的方向由卫星流向空心导体B.相同长度的缆绳受到安培力的大小相等C.缆绳受到安培力的方向与卫星速度方向间的夹角大于D.由于安培力做负功,故在卫星降轨的过程中,其动能一定减小6、如图所示,单匝正方形金属线圈在外力F作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以速度匀速进入同一匀强磁场;则()
A.两次产生的感应电流大小之比为1∶4B.两次施加的外力F大小之比为1∶4C.两次线圈中产生的热量之比为1∶2D.两次线圈受外力F的冲量大小之比为1∶27、下列关于各物理量的单位,说法正确的是()A.动摩擦因数μ的单位是NB.劲度系数k的单位是N·mC.相对介电常数的单位是Ω-1D.自感系数L的单位是8、如图所示,固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场,导轨间距为l且足够长,左端接阻值为R的定值电阻,导轨电阻不计.现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上,在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°的过程中(金属棒始终与导轨接触良好;电阻不计)
A.通过定值电阻的最大电流为B.通过定值电阻的最大电流为C.通过定值电阻的电荷量为D.通过定值电阻的电荷量为9、某小型发电站给如图甲所示的电路供电;此小型发电站输出稳定的正弦交流电,如图乙所示。理想变压器原;副线圈的匝数比为10:1,所有电表都是理想交流电表,二极管D的正向电阻为零,反向电阻无穷大,灯泡L的阻值恒定。下列说法正确的是()
A.电压表V的读数为24VB.灯泡L两端电压的有效值为C.当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时,电流表的示数增大,电流表的示数减小D.此发电站的输出电压的瞬时值表达式为评卷人得分二、多选题(共8题,共16分)10、如图所示,竖直放置的形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g.金属杆())
A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为4mgdD.h释放时距磁场Ⅰ上边界的高度可能小于11、如图所示,以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,角A=AO=L,在O点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子。已知粒子的比荷为发射速度大小都为设粒子发射方向与OC边的夹角为不计粒子间相互作用及重力。对于粒子进入磁场后的运动,下列说法正确的是。
A.当时,粒子将从OA边射出B.所有从AC边射出的粒子在磁场中运动的时间相等C.随着角从增大到的过程中,从AC边射出的粒子在磁场中运动的时间先变小后变大D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出12、某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出功率为100kW,输出电压为输电导线的总电阻为导线上损耗的电功率为4kW,要使额定电压为220V的用电器正常工作,不计变压器损耗,则下列判断正确的是()
A.用电器得到的交流电频率为50HzB.升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为和C.若用电器功率变大,则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大D.若用电器功率变大,升压变压器的输出电压增大13、如图甲所示为电流天平,此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。它的横臂(图乙)能绕转轴自由转动,轴的两侧臂长度相等。沿着横臂的边缘固定着n匝矩形绝缘导线圈,导线圈最右端的长度为l。先调整天平处于平衡,把矩形导线框右端放入待测的磁场中(如图丙所示),给矩形导线圈和螺线管分别通以大小为I和的电流。CD段导线圈由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜,在天平的左端可以加适当的砝码,使天平恢复平衡。设当地重力加速度为g。则下列说法正确的是()
A.CD段导线中的电流方向为D→C,若在电流天平的左端加的砝码质量为m,则长螺线管内部的磁感应强度B.左端加适当的砝码使天平恢复平衡时,则在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线所受安培力的大小不一定为0C.电流天平平衡时左端加的砝码质量为m,若螺线管内磁感应强度调整I和的大小,当时电流天平始终平衡D.若矩形导线圈和螺线管分别通电电流大小仍为I和同时改变电流方向,要使天平恢复平衡,则左端砝码质量为原来平衡时所加砝码质量的1倍14、如图所示,闭合导体环水平固定。条形磁铁N极向下以初速度沿过导体环圆心的竖直线下落过程中;关于导体环中的感应电流及条形磁铁的加速度,下列说法正确的是()
A.导体环中有感应电流,从上向下看,感应电流的方向先顺时针后逆时针B.导体环中有感应电流,从上向下看,感应电流的方向先逆时针后顺时针C.条形磁铁靠近导体环的过程中,加速度一直小于重力加速度D.条形磁铁靠近导体环的过程中,加速度开始小于重力加速度,后大于重力加速度15、圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点;导体环可以在竖直平面内来回摆动,空气阻力和摩擦均可不计.在如图所示的正方形区域内,有垂直于纸面向里的匀强磁场,下列说法中正确的有()
A.此摆开始摆动时机械能守恒B.导体环进入磁场和离开磁场时,环中感应电流的方向肯定相反C.导体环通过最低位置时,环中感应电流最大D.最后此摆在匀强磁场中摆动时,机械能守恒16、如图所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一定值电阻R,整个装置被固定在水平地面上,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两根质量均为m,电阻都为R,与导轨间的动摩擦因数都为μ的相同金属棒MN、EF垂直放在导轨上.现在给金属棒MN施加一水平向左的作用力F,使金属棒MN从静止开始以加速度a做匀加速直线运动,若重力加速度为g;导轨电阻不计,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.则下列说法正确的是()
A.使金属棒MN从静止开始运动到金属棒EF开始运动的过程中,两金属棒的发热量不相等B.使金属棒MN从静止开始运动到金属棒EF开始运动所经历的时间为tC.若金属棒MN从静止开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则此过程中流过电阻R的电荷量为D.若金属棒MN从静止开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则当金属棒EF开始运动时,水平拉力F的瞬时功率为P=(ma+3μmg)aT17、一个细小金属圆环,在范围足够大的磁场中竖直下落,磁感线的分布情况如图,其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上。开始时圆环的磁通量为φ0,圆环磁通量随下落高度y变化的关系为φ=φ0(1+ky)(k为比例常数,k>0)。金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平,速度越来越大,最终稳定为某一数值,称为收尾速度。圆环的收尾速度为v,已知圆环的电阻为R,重力加速度为g;忽略空气阻力,关于该情境,以下结论正确的有()
A.圆环速度稳定后,金属圆环产生的感应电动势为kφ0vB.圆环速度稳定后,金属圆环的热功率C.圆环速度稳定后,金属圆环的热功率D.圆环的质量评卷人得分三、填空题(共8题,共16分)18、如图甲所示,在与水平方向成θ角的倾斜光滑导轨上,水平放置一根质量为m的导体棒ab;导轨下端与一电源和定值电阻相连,电源的电动势和内阻;定值电阻的阻值均未知.整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B的大小也未知.已知导轨宽度为L,重力加速度为g.
(1)若断开电键k,将导体棒由静止释放,经过时间t,导体棒沿斜面下滑的距离是多少?____
(2)若闭合电键k,导体棒b恰好在导轨上保持静止.由b向a方向看到的平面图如图乙所示;请在此图中画出此时导体棒的受力图;
()
并求出导体棒所受的安培力的大小.____
(3)若闭合电键k,导体棒ab静止在导轨上,对导体棒ab的内部做进一步分析:设导体棒单位体积内有n个自由电子;电子电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v,导体棒的粗细均匀,横截面积为S.
a.请结合第(2)问的结论和题目中所给的已知量,推理得出每个电子受到的磁场力是多大?____
b.将导体棒中电流与导体棒横截面积的比值定义为电流密度,其大小用j表示,请利用电流的定义和电流密度的定义推导j的表达式.____19、行人闯红灯是造成交通事故的违法行为之一,为记录并处罚这种行为,设计了一种闯红灯测量器,其原理为:路口人行道两头停止处均浅埋阻值R随压力F变化如图甲所示的压敏电阻,将压敏电阻接入如图乙所示的电路中,已知控制电路中电源的电动势为12V,内阻为12继电器线圈电阻为38滑动变阻器连入电路的电阻为100当控制电路中的电流大于0.05A时;衔铁会被吸引,从而启动工作电路,电控照相机拍照记录违法行为。
(1)当绿灯亮起时,光控开关应处于___________(选填“闭合”或“断开”)状态。
(2)当红灯亮起时,某人经过人行道停止处,电流表A的示数会变___________(选填“大”或“小”)。
(3)质量超过___________kg的行人闯红灯时才会被拍照记录(取重力加速度大小)。
(4)若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度,确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照,请提出一个可行的方案___________。20、采用高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的输电电压应变为___________21、构造:由______和绕在铁芯上的两个线圈组成,与交流电源连接的线圈叫作______,与负载连接的线圈叫作__________22、将这只电流表接入图所示电路,在闭合开关S的瞬间,电流表指针向左偏,则电源的________端为正极(选填“A”;“B”)
23、温度传感器的核心元件是________,它具有将________转化为________的性质。24、在磁感应强度B的匀强磁场中,垂直于磁场放入一段通电导线.若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷,每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力FB=___________,该段导线所受的安培力为FA=___________.25、云南省居民生活用的交流电,其电压峰值是220V,有效值是___V,频率是_____Hz,周期是_____s。评卷人得分四、作图题(共4题,共32分)26、在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向。
27、要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯;电灯由光敏开关和声敏开关控制,光敏开关在天黑时自动闭合,天亮时自动断开;声敏开关在有声音时自动闭合,无声音时自动断开。在下图中连线,要求夜间且有声音时电灯自动亮,插座随时可用。
28、在“探究楞次定律”的实验中;某同学记录了实验过程的三个情境图,其中有两个记录不全,请将其补充完整。
29、如图所示:当条形磁铁向右靠近通电圆环时,圆环向右偏离,试在图中标出圆环中的电流方向___________.评卷人得分五、实验题(共4题,共20分)30、某同学为测定一可拆变压器原副线圈匝数;设计了如下实验:
(1)先用匝数为50的线圈C替换副线圈B;并在线圈C两端接上交流电压表,在原线圈A两端接交流电源,调节交流电源电压为12V.闭合开关,交流电压表读数为2V,记录读数并断开电源;
(2)再用拆下的副线圈B替换原线圈A;并在线圈B两端接交流电源,调节交流电源电压为10V.闭合开关,交流电压表读数为5V,记录读数并断开电源。
(3)由上述数据可知原线圈A匝数为_____匝;线圈A、B匝数比为_____。31、如图所示为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的电路图;我们把两个线圈套在同一闭合铁芯上,一个线圈连接到电源的输出端,另一个线圈连接到小灯泡上,试回答下列问题:
(1)原线圈应连接到学生电源的___________(选填直流;交流)输出端;
(2)将与小灯泡相连接的线圈减少一定的匝数,装置其他部分不变,继续完成实验,发现灯泡亮度将___________(填“变亮”或“变暗”)。32、在“探究变压器原;副线圈两端的电压和匝数的关系”实验中;可拆变压器如下图所示。
(1)变压器的铁芯,它的结构和材料是______;(填字母)
A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯。
C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成。
(2)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间,用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线圈的输入电压可能为______。
A.1.5VB.6.0VC.7.0V
(3)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数______(填“多”或“少”)
(4)在实验过程中,下列操作正确的是______(选填字母代号)
A.为保证实验顺利进行;电源应选用低压直流电源。
B.为保证多用电表的安全;应使用交流电压档测电压,并先用最大量程档试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
C.实验结束后应先断开开关;再拆除多用电表,以免烧坏电表。
D.因为使用电压较低;通电时可用手直接接触裸露的导线;接线柱。
(5)右图为某电学仪器原理图,图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分,该部分与一理想变压器的原线圈连接;一可变电阻R与该变压器的副线圈连接,原、副线圈的匝数分别为(右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻)。在交流电源的电压有效值不变的情况下,调节可变电阻R的过程中,当______时,R获得的功率最大。
33、在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中:
(1)变压器铁芯的结构和材料应选用_________;
A.整块的硅钢铁芯。
B.绝缘的铜片叠成。
C.绝缘的硅钢片叠成。
(2)原线圈所接的电源应是_________;
A.220V交流电B.电池组C.低压交流电源。
(3)若变压器两线圈的匝数分别为30和60,测得的电压分别为3.7V和8.0V。据此可知变压器的输入电压是_________V。评卷人得分六、解答题(共4题,共28分)34、图甲为某水力发电厂输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶40,远距离输电线的总电阻为16若升压变压器的输入电压如图乙所示;输入功率为480kW,在用户端的交流电压表显示电压为220V。求:
(1)远距离输电线中的电流;
(2)降压变压器原;副线圈匝数比。
35、如图所示,M、N为加速电场的两极板,M板中心Q点有一小孔,其正上方有圆心为O、半径R1=1m的圆形磁场区域和圆心为O、内半径为R1、外半径的环形磁场区域。环形磁场区域的外边界与M板相切于Q点。两个磁场均垂直于纸面,磁感应强度大小均为B(B=0.5T),但方向相反。一带正电的粒子从N板附近的P点由静止释放,经加速后通过小孔,垂直进入环形磁场区域。已知点P、Q、O在同一直线上,粒子的比荷不计粒子的重力,且不考虑粒子的相对论效应。
(1)若加速电场的两极板间的电压U1=5×106V,求粒子刚进入环形磁场时的速率v0;
(2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域,加速电场的两极板间的电压U2应满足什么条件?
(3)当加速电场的两极板间的电压为某一值时,粒子进入圆形磁场区域后恰能水平通过圆心O,之后返回到出发点P,求粒子从进入磁场到第一次回到Q点所用的时间t。
36、如图所示,绝缘斜面倾角为30°,与绝缘水平面相接,斜面上有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度水平面有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度.在斜面和水平面上铺设如图所示的轨道,是用单位长度电阻为的材料制成的导轨,金属导轨与沿斜面平行放置,上端分别与连接,下端刚好在斜面底端,分别与光滑绝缘材料制成的平滑连接,且为足够长的金属导轨,轨道段和段平行,间距为间接的电阻.现将一有效电阻为的金属棒PQ垂直导轨静置于绝缘段上,将另一单位长度电阻为的导体棒MN从轨道上端的O点开始,在沿斜面的拉力作用下以的速度匀速下滑,滑至处时撤去拉力,导体棒MN运动到水平段与PQ相碰,碰后粘在一起向前运动,不计MN、PQ与轨道间的摩擦,运动过程中MN始终保持与和垂直,导体棒经处时无能量损失.已知导体棒MN的质量金属棒PQ质量金属导轨的电阻不计,导体棒MN始终与轨道良好接触.
(1)导体棒MN在段下滑时,判断M、N的电势高低,并求经过MN的电流大小;
(2)求MN与PQ碰后向右滑行的距离;
(3)求在导体棒MN运动的整个过程中,回路中产生的焦耳热.37、如图甲所示,两平行导轨固定在绝缘水平面上,导轨左端接有阻值的定值电阻,两导轨的间距,导轨平面处在竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感强度,一个质量为、长也为0.5m的导体棒垂直放置在导轨上.现用一个水平向右、大小为的恒力拉金属棒,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒向右运动x=2m达到最大速度,此过程中金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,金属棒在运动中始终与导轨接触良好,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,不计导轨的电阻,求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数;
(2)金属棒的电阻r.参考答案一、选择题(共9题,共18分)1、C【分析】【分析】
【详解】
由左手定则可知,自由电子受洛伦兹力方向向右,则板右侧聚集较多电子,使a点电势高于b点电势。
故选C。2、B【分析】【详解】
AB.在输送电路中,由闭合电路中欧姆定律
得输送电流为
A错误;B正确;
C.随着夏季空调等大功率电器使用增多,降压变压器的输出电流增大,则降压变压器的输入电流增大,输电线上的电流增大,由
得,输电线上的损失功率增大,输电线上的电压增大,因为发电机的输出电压不变,升压变压器的匝数之比不变,则不变,因为
可知降压变压器的输入电压减小,对于降压变压器
线圈匝数之比不变,减小,所以减小,且C错误;
D.如果发电机输出电压为
所以,升压变压器的输入电压为
对于升压变压器有
可得,升压变压器的输出电压为
则输电线上损失的电功率为
D错误。
故选B。3、B【分析】【详解】
A.增大电源电压根据
可知增大,则流过灯泡的电流增大,根据
可知增大;A错误;
B.适当增加原线圈a的匝数根据
可知减小,则流过灯泡的电流减小,根据
可知减小;B正确;
C.适当增加副线圈b的匝数根据
可知增大,则流过灯泡的电流增大,根据
可知增大;C错误;
D.换一个电阻更小的灯泡,根据
可知不变,则流过灯泡的电流增大,根据
可知增大;D错误;
故选B。4、D【分析】由可知,选项A、B错误,做匀速圆周运动时,速度方向与磁场方向垂直,选项D正确.5、C【分析】【分析】
【详解】
A.由右手定则可知;电流方向是空心导体流向卫星,故A错误。
B.因为地磁场的不是匀强磁场;所以相同的缆绳受到的安培力不是大小相等,故B错误;
C.由左手定则可知,缆绳受到的安培力与卫星速度方向的夹角大于故C正确;
D.动能的增大和减小;与安培力做负功没有必然联系,因为引力做正功,故D错误;
故选C。6、C【分析】【详解】
A.设磁感应强度为B,线圈的边长为L,线圈电阻为R。线圈进入磁场过程中,产生的感应电动势E=BLv
感应电流
可知感应电流I与速度v成正比,第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比等于速度之比,即I2:I1=v:2v=1:2
故A错误;
B.线圈进入磁场时受到的安培力
线圈做匀速直线运动,由平衡条件得,外力
两次施加的外力F大小之比为1:2;故B错误;
C.线圈进入磁场过程中产生的热量
所以两次线圈中产生的热量之比为1∶2;故C正确;
D.外力F的冲量大小
相同,所以两次线圈受外力F的冲量大小之比为1:1;故D错误。
故选C。7、D【分析】【分析】
【详解】
A.动摩擦因数μ没有单位;A错误;
B.根据
劲度系数k的单位是N/m;B错误;
C.相对介电常数没有单位,C错误;
D.根据
可推导出L的单位还可以写作
D正确。
故选D。8、D【分析】【详解】
AB.棒绕端点转动切割磁感线而产生动生电动势,棒在60°位置时有效长度最大为线速度关于半径均匀增大,则由欧姆定律可得故A;B错误.
CD.由电量的定义式而可得棒转过60°扫过的有效面积为联立可得故C错误,D正确.9、B【分析】【详解】
A.由图乙可知理想变压器原线圈输入电压的有效值为220V,根据
可得副线圈的输出电压
电压表V的示数为有效值;即为22V,故A错误;
B.通过二极管D后;灯泡L两端的电压波形如图所示。
设灯泡L两端电压的有效值为U′,灯泡的阻值为r,交变电流的周期为T,根据交变电流有效值的定义有
解得
故B正确;
C.当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时,滑动变阻器R接入电路的阻值减小,则由欧姆定律可知电流表的示数增大,因为理想变压器输入功率与输出功率相等,所以电流表的示数也增大;故C错误;
D.根据
可知此发电站的输出电压的瞬时值表达式为
故D错误。
故选B。二、多选题(共8题,共16分)10、B:C【分析】【详解】
本题考查电磁感应的应用,意在考查考生综合分析问题的能力.由于金属棒进入两个磁场的速度相等,而穿出磁场后金属杆做加速度为g的加速运动,所以金属感进入磁场时应做减速运动,选项A错误;对金属杆受力分析,根据可知,金属杆做加速度减小的减速运动,其进出磁场的v-t图象如图所示,由于0~t1和t1~t2图线与t轴包围的面积相等(都为d),所以t1>(t2-t1),选项B正确;从进入Ⅰ磁场到进入Ⅱ磁场之前过程中,根据能量守恒,金属棒减小的机械能全部转化为焦耳热,所以Q1=mg.2d,所以穿过两个磁场过程中产生的热量为4mgd,选项C正确;若金属杆进入磁场做匀速运动,则得有前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于根据得金属杆进入磁场的高度应大于选项D错误.
点睛:本题以金属杆在两个间隔磁场中运动时间相等为背景,考查电磁感应的应用,解题的突破点是金属棒进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,而金属棒在两磁场间运动时只受重力是匀加速运动,所以金属棒进入磁场时必做减速运动.11、C:D【分析】【详解】
A.粒子在磁场中做匀速圆周运动;由牛顿第二定律得:
解得粒子的运动半径。
r=L当θ=60°入射时,粒子恰好从A点飞出,则当θ=45°时,粒子将从AC边射出。故A错误;
B.粒子在磁场中运动的时间。
从AC边射出的粒子在磁场中运动的圆心角不同;故运动时间并不相等,故B错误。
C.粒子从AC边上射出时;随着角度的变化,在磁场中的弧线长度先减小后增加,所以粒子在磁场中运动的时间先较短,后增长,故C正确。
D.当θ=0°飞入的粒子在磁场中,根据几何关系可知,粒子恰好从AC中点飞出,因此在AC边界上只有一半区域有粒子射出,故D正确;12、B:C【分析】【详解】
A.由输出电压表达式可知
用户得到的交流电频率为
A错误;
B.升压变压器原线圈电流为
根据
输电电流为
升压变压器原、副线圈的匝数比为
升压变压器输出电压为
降压变压器原线圈电压为
降压变压器原、副线圈的匝数比为
B正确;
CD.若用电器功率变大,则用户端电流变大,输电电流变大,损失功率占总功率的比为
可知,升压变压器输出电压与发电机输出电压和升压变压器匝数比有关,则U2不变;输电线上损耗的功率占总功率的比例增大,C正确,D错误。
C正确;D错误。
故选BC。13、A:D【分析】【详解】
A.根据右手螺线管定则可以判断出螺线管内磁场从螺线管左侧指向右侧,且平行于螺线管轴线,CD段导线圈由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜,则左手定则可判断出电流方向为D→C,当电流天平两端平衡时,由于力臂相等,两端受力相等,则有
解得长螺线管内部的磁感应强度为
故A正确;
B.螺线管内部的磁场方向平行于螺线管;对同样平行于螺线管轴线的导线没有力的作用,故B错误;
C.若螺线管内磁感应强度为
要使电流天平平衡有
解得
故C错误;
D.若矩形导线圈和螺线管分别通电电流大小仍为I和同时改变电流方向,则安培力的大小和方向均没有发生变化,所以要使天平恢复平衡则左端砝码的质量应保持不变,故D正确。
故选AD14、B:C【分析】【分析】
【详解】
AB.由图示可知;在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向下,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量向下变大,在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量向下减小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,故A错误,B正确;
CD.由楞次定律可知;感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动,在磁铁靠近线圈的过程中为阻碍磁铁的靠近,线圈对磁铁的作用力竖直向上,在磁铁穿过线圈远离线圈的过程中,为阻碍磁铁的远离,线圈对磁铁的作用力竖直向上,则在整个过程中,线圈对磁铁的作用力始终竖直向上,加速度一直小于重力加速度,故C正确,D错误;
故选BC。15、B:D【分析】AD.导体环从左侧摆到右侧;在进入磁场和离开磁场的过程中,导体环中的磁通量发生变化,因而产生感应电流,导体环中将产生焦耳热,根据能量守恒定律知导体环的机械能不守恒,所以摆角会越来越小,当导体环完全在磁场中来回摆动时,没有感应电流,导体环最后的运动状态为在磁场区域内来回摆动,故A错误,D正确.
B.导体环进入磁场和离开磁场的过程中;磁通量分别增大和减小,根据楞次定律可得环中电流的方向肯定相反,故B正确;
C.当导体环完全进入磁场后,磁通量不变化,故导体环通过最低位置时,环中没有电流,故C错误.16、A:B:D【分析】【详解】
A.由于MN棒切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源,通过MN的电流是EF电流的2倍,根据焦耳定律可知,MN的发热量是EF的4倍;故A正确;
B.以EF为研究对象,设EF刚开始运动时其电流大小为I,则通过MN的电流为2I,由题有BIL=μmg
根据闭合电路欧姆定律得E=2I(R+0.5R)=3IR
又E=BLvv=at
联立解得
故B正确;
C.MN棒在T时间内通过的位移为x=
根据法拉第电磁感应定律,有
及闭合电路欧姆定律,有
且电量表达式,有△Φ=BLx
则得通过MN棒的电量为
由于两棒的电阻都为R,则此过程中流过电阻R的电荷量为
故C错误;
D.金属棒EF开始运动时,由BIL=μmg
得I=
金属棒MN所受的安培力大小为F安=B∙2IL
以MN为研究对象,根据牛顿第二定律得F-μmg-F安=ma
拉力的功率为P=Fv
又v=aT
解得P=(ma+3μmg)aT
故D正确。
故选ABD。17、A:B【分析】【详解】
A圆环速度稳定后,在很短时间Δt内,下降的高度
穿过圆环磁通量的变化量
解得
根据法拉第电磁感应定律得,圆环产生的感应电动势
解得
A正确;
BC.圆环的热功率
解得
B正确;C错误;
D.圆环速度稳定后,由能量守恒定律知,金属圆环减小的重力势能全部转变为热量,则
解得
D错误。
故选AB。三、填空题(共8题,共16分)18、略
【分析】【详解】
(1)断开电键后;根据牛顿第二定律,导体的加速度。
由运动学公式;经过时间t导体棒下滑的距离。
解得:
(2)导体棒ab保持静止;受力如图所示。
根据平衡条件得,安培力大小为
(3)a.导体棒中做定向移动的自由电子数
每个电子受到的磁场力
解得:
B.在直导线内任选一个横截面S,在时间内从此截面通过的电荷量
导体棒中的电流强度
由电流密度的定义
解得:.【解析】(1)(2)(3)19、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)[1]当绿灯亮起时;上面的工作电路应该是断开的,此时光控开关应处于断开状态。
(2)[2]当红灯亮起时;某人经过人行道停止处,对压敏电阻产生压力,则压敏电阻阻值减小,控制电路的的电流变大,则电流表A的示数会变大。
(3)[3]当照相机拍摄时,控制电路的电流达到I=0.05A;则由闭合电路的欧姆定律。
解得。
R压=90Ω则由图可知。
F=100N即质量超过10kg的行人闯红灯时才会被拍照记录。
(4)[4]若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度,确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照,则需要R压较大时控制电路的电流也能达到0.05A,则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值,即滑动变阻器的滑片向b端适当移动或者适当增大控制电路的电源电动势。【解析】断开大10滑动变阻器的滑片向b端适当移动(适当增大控制电路的电源电动势)20、略
【分析】【分析】
【详解】
输电功率
U为输电电压,I为输电线路中的电流,输电线路损失的功率
R为输电线路的电阻,即
当输电功率一定时,输电线路损失的功率为原来的则输电电压U变为原来的2倍即【解析】21、略
【分析】【分析】
【详解】
略【解析】①.闭合铁芯②.原线圈③.副线圈22、A【分析】【分析】
【详解】
[1]电流表左偏则说明电流由左端流入,开关闭合说明电流增大,则由楞次定律可知,感应电流的磁场与原磁场方向相反,说明原磁场方向向下,由右手螺旋定则可知,电流由上端流入;故A端为正极;23、略
【分析】【详解】
[1][2][3]温度传感器的核心元件是热敏电阻,它具有将温度转化为电阻的性质。【解析】①.热敏电阻②.温度③.电阻24、略
【分析】【详解】
试题分析:电荷的速度方向垂直磁场,根据洛伦兹力来公式可得,每个电荷受到的洛伦兹力为N个电荷受到的磁场力和即为导线受到的安培力,所以
考点:考查了洛伦兹力,安培力【解析】qvB,NqvB25、略
【分析】【分析】
【详解】
[1][2][3]国内居民生活用电的有效值为220V,频率为50Hz,周期为0.02s。【解析】220500.02四、作图题(共4题,共32分)26、略
【分析】【详解】
根据左手定则,画出通过电导线I所受磁场力的方向如图所示。
【解析】27、略
【分析】【分析】
根据题中“要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯”可知;本题考查交流电的常识,根据开关作用和交流电接线常识,进行连接电路图。
【详解】
晚上;天黑光控开关闭合,有人走动发出声音,声控开关闭合,灯亮,说明两个开关不能独立工作,只有同时闭合时,灯才亮,即两个开关和灯泡是三者串联后连入电路;根据安全用电的原则可知,开关控制火线,开关一端接火线,一端接灯泡顶端的金属点,零线接灯泡的螺旋套;三孔插座通常的接线方式是面对插座,上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线;电路图如下图所示。
【解析】28、略
【分析】【分析】
【详解】
由第一个图可知:当条形磁铁的N极插入线圈过程中;电流计的指针向右偏转,则有:线圈中向下的磁场增强,感应电流的磁场阻碍磁通量增加,感应电流的磁场方向向上,则指针向右偏,记录完整。
第二个图指针向左偏;说明感应电流的磁场方向向下,与磁铁在线圈中的磁场方向相反,则线圈中磁场增强,故磁铁向下运动,如图。
第三个图指针向右偏;说明感应电流的磁场方向向上,与磁铁在线圈中的磁场方向相同,则线圈中磁场减弱,故磁铁向上运动,如图。
【解析】29、略
【分析】【详解】
当条形磁铁向右靠近圆环时;导线线圈的磁通量向右增大,由楞次定律:增反减同可知,线圈中产生感应电流的方向顺时针(从右向左看),如图所示:
【解析】如图所示五、实验题(共4题,共20分)30、略
【分析】【详解】
(3)[1]由可得,
[2]由可得
故【解析】3003:131、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)[1]变压器只能作用于交流电;所以原线圈应连接到学生电源的交流输出端;
(2)[2]副线圈匝数减少,根据变压器原副线圈的电压关系
知副线圈的电压降低,所以灯泡会变暗。【解析】①.交流②.变暗32、略
【分析】【详解】
(1)[1]为了减小涡流现象带来的损耗;变压器的铁芯选用绝缘的硅钢片叠成。
故选D。
(2)[2]根据理想变压器中原副线圈匝数与电压的关系可知
根据题意可知,原副线圈的匝数之比为解得原线圈的输入电压
但由于考虑到实际实验中不是理想变压器,因而会有漏磁现象等原因,导致原线圈中的电压应大于可能为
故选C。
(3)[3]根据原副线圈中
可知匝数少的线圈电流大;导线较粗,导致粗的线圈匝数少。
(4)[4]A.电源应选用交流电源;这样变压器才能根据电磁感应原理正常工作。故A错误;
B.为保证多用电表的安全;应使用交流电压档测电压,并先用最大量程档试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行
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