内容正文:
桂洲中学2027届高二第二学期 第1周末总结 (3月4日 )
一、单选题(每小题4分,共28分)
1.如图所示,圆的两条直径AC和BD相互垂直,圆心为O,在A点和C点各有垂直纸面的通电直导线,其中A点处的电流方向垂直纸面向里。已知圆心O处的磁感应强度为0,并且在D点放一小磁针(图中未画),下列说法正确的是( )
A.C处的电流方向垂直纸面向外
B.两根通电导线相互吸引
C.B点和D点的磁感应强度相同
D.小磁针静止时,S极指向O点
2.简单的材料就可以呈现有趣的物理现象。如图为电磁小风扇的模型图,它利用一节干电池、一段铜丝、圆形磁铁、铁钉和一个塑料扇叶制作而成,下列说法正确的是( )
A.扇叶的转动是利用电磁感应原理
B.实验中电池的化学能转化为机械能和内能
C.将电池的正负极对调,扇叶旋转方向不变
D.将圆形磁铁的两极对调,扇叶旋转方向不变
3.下列各图中,通电直导线或带电粒子所受磁场力F方向正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示,电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为,则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为( )
A.、竖直向上 B.、竖直向上
C.、竖直向下 D.、竖直向下
5.如图所示的四幅图片中:图甲是把一不计重力的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方;图乙是电磁轨道炮的工作原理图,平行导轨水平放置于沿竖直方向的匀强磁场中,带有可导电金属架和炮弹垂直放在导轨上;图丙是当电流方向相同时,两条通电导线之间也有作用力;图丁是通电直导线置于匀强磁场中,通电导线电流方向水平向左,磁场方向垂直纸面向里。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,通电直导线受到安培力且左端向里右端向外
B.图乙中,闭合开关,金属架和炮弹一起水平向右运动,磁场方向应竖直向上
C.图丙中,当电流方向相同时,导线相互排斥,相互作用是通过磁场发生的
D.图丁中,通电直导线受到安培力且方向向上
6.通有电流I的直导线竖直放置,且可绕O点向各个方向转动,电流方向如图所示,O为直导线的中心,下列说法正确的是( )
A.导线受磁场力的作用,绕O点上端向里,下端向外转动
B.导线受磁场力的作用,绕O点上端向外,下端向里转动
C.导线受磁场力的作用,绕O点在纸面内逆时针方向转动
D.导线不受磁场力的作用,故不转动
7.有人做了一个如图所示的实验:把一根柔软的弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后可能观察到的现象是( )
A.弹簧的长度不会发生变化 B.弹簧伸长,下端深入至水银中
C.弹簧上下振动D.槽中水银会发生旋转
二、多选题(每小题6分,共18分,漏选得3分)
8.某款上下移动的“电动窗帘”轨道内一段长的直导线水平固定在窗帘上,导线处于方向垂直于窗帘向外、磁感应强度大小的匀强磁场中,通电时导线在安培力作用下带动窗帘滑动,其原理的示意图如图所示。已知导线中电流大小为,忽略导线形状的变化。下列说法正确的是( )
A.导线所受安培力大小为0.03N
B.若电流方向反向,安培力方向不变
C.安培力方向与电流方向垂直
D.其他条件均不变,仅磁场方向偏离了水平方向,则窗帘的动力会减弱
9.如图所示,两根平行且光滑的金属导轨所在平面的倾角固定,在两导轨的顶端接有电源和滑动变阻器Rp。整个装置处于方向未知的匀强磁场中。下列匀强磁场的方向中,可能使导轨上的金属杆ab保持静止的是( )
A.磁场方向竖直向下
B.磁场方向垂直导轨平面向上
C.磁场方向垂直导轨平面向下
D.磁场方向水平向右
10.在电影《蛟龙行动》中我国“龙鲸号”潜艇使用了一种全新的推进技术——超导磁流体推进,可以显著降低潜艇航行时的噪音。图甲是我国正在测试的超导磁流体推进器,它以喷射推进取代了传统的螺旋桨推进方式,图乙是其工作原理图。推进器中的超导体产生超强磁场B,电极C和D连接直流电源通过海水产生电流I,I、B及水流三者方向相互垂直。若用该推进器驱动船舶前进,则下列相关说法正确的是( )
A.电极C需连接电源的正极,D需接电源的负极
B.驱动船舶前进的动力是作用在水流上的安培力
C.同等情况下此推进装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好
D.推进装置想要获得更大的推力,可以通过增大电极间电压的方式实现
三、实验题(本大题共2小题,共14分)
11.(6分,每空2分)小花同学设计了如图所示的实验:矩形线圈abcd,匝数为10匝,实验过程中cd边始终在匀强磁场内,ab边始终在磁场外,cd的长度为10cm,整个线圈的质量为0.1kg,弹簧上端固定,重力加速度取g=10m/s2,实验的主要步骤如下:
(1)矩形线圈静止且没有通电时,用刻度尺测得轻弹簧的伸长量为0.50cm,则弹簧的劲度系数为__________ N/m。
(2)当给线圈通上3A的电流时,弹簧的伸长量增加了0.30cm,则从正前方看线圈的电流方向为__________(填“顺时针”或“逆时针”),磁感应强度的大小为__________T。
12.(8分,每空2分)某同学在学习安培力后,设计了如图甲所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。已知矩形线框的匝数为n,用刻度尺测出矩形线框短边的长度为L,根据实验主要步骤完成填空:
(1)将矩形线框悬挂在弹簧测力计下端,线框的下短边完全置于U形磁铁的N、S极之间的磁场中,并使线框的短边水平,磁场方向与矩形线框的平面______(填“平行”或“垂直”);
(2)闭合开关,调节滑动变阻器使电流表的读数为I1,记录线框静止时弹簧测力计的读数F1,线框所受安培力的方向竖直向下;仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2,记录线框静止时弹簧测力计的读数F2(F2>F1),此时线框所受安培力的方向______;
(3)某次实验电流表接线和表盘如图乙所示,该电流表的读数是______A;
(4)利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度大小。B=______。(用n、L、I1、I2、F1和F2表示)
四、解答题(本大题共3小题,共40分)
13.(12分)如图所示,金属棒MN的长度L=0.2m,两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.5T。金属棒中通以沿棒方向,大小I=1A的电流。平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为θ=45°,重力加速度g取10m/s2。
(1)求金属棒的质量m;
(2)如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上,要使金属棒依然在原位置处于平衡状态,求匀强磁场磁感应强度的大小。
14.(12分)如图所示,在倾角的斜面上固定一间距的两平行光滑金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器,电源电动势,内阻,一质量的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度。导轨与金属棒的电阻不计,取。
(1)要使金属棒在导轨上保持静止,求金属棒受到的安培力的大小;
(2)当滑动变阻器的电阻突然调节为时,求金属棒的加速度的大小。
15.(16分)简易“电磁秤”的原理图如图所示,空间存在方向竖直向上、磁感应强度的匀强磁场,间距的两平行光滑金属导轨、水平放置并与右侧电路相连,金属棒垂直于导轨放置,跨过定滑轮的绝缘轻绳一端接秤盘,另一端与金属棒的中点相连,与相连的轻绳始终保持与导轨平行。闭合开关,秤盘中不放物体,调节滑动变阻器使金属棒静止,此时电流表的示数。当在秤盘中放入待测物体时,再次调节滑动变阻器使金属棒静止,读出电流表对应的示数就可以求出待测物体的质量。已知电源电动势,不计导轨电阻及电源内阻,电流表量程为。重力加速度取。求:
(1)秤盘的质量。
(2)此“电磁秤”能称量物体的最大质量。
2027届高二第二学期 第1周末总结 (3月4日 )
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
题号
1
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5
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7
8
9
10
答案
B
B
A
A
B
B
C
CD
ACD
AD
1.B
【详解】A.根据右手螺旋定则,A处的电流在圆心O处的磁感应强度方向水平向左,依题意圆心O处的磁感应强度为0,故C处的电流在圆心O处的磁感应强度方向水平向右,则C处的电流方向垂直纸面向里,A错误;
B.根据前面分析,A处和C处的电流方向相同,根据右手螺旋定则和左手定则可知两根通电导线相互吸引,B正确;
C.根据右手螺旋定则和平行四边形定则可知,B点磁感应强度方向竖直向上,D点磁感应强度方向竖直向下,大小相等,C错误;
D.根据前面分析知小磁针静止时,S极指向竖直向上的方向,D错误。
故选B。
2.B
【详解】A.扇叶的转动原理是通电导体在磁场中受到力的作用,选项A错误;
B.干电池为系统提供能量,其化学能转化为机械能和焦耳热,焦耳热即为内能,故实验中电池的化学能转化为机械能和内能,选项B正确;
C.将电池的正负极对调,电流方向改变,安培力的方向改变,扇叶转动的方向改变,选项C错误;
D.将圆形磁铁的两极对调,磁感应强度方向改变,安培力的方向改变,扇叶转动的方向改变,选项D错误。
故选B。
3.A
【详解】根据左手定则分析可知A正确,BCD错误。
故选A。
4.A
【详解】氦原子核带正电,由左手定则可知,氦原子核受到的洛伦兹力方向竖直向上,大小
故A正确。
5.B
【详解】A.图甲中,根据左手定则,通电直导线受到安培力且左端向外右端向里,故A错误;
B.图乙中,闭合开关瞬间,金属架和炮弹一起水平向右运动,需受向右的安培力,根据左手定则可知,轨道置于沿竖直方向的匀强磁场中,磁场方向应竖直向上,故B正确;
C.图丙中,当电流方向相同时,导线相互靠近,说明通电导线相互吸引,故C错误;
D.图丁中,通电直导线受到安培力且方向向下,故D错误。
故选B。
6.B
【详解】条形磁体产生的磁场在导线位置的磁场方向水平向右,沿导线向上磁感应强度逐渐减小,即导线O点下侧所受安培力大一些,导线的运动由下侧安培力决定,垂直于纸面向里,则根据左手定则可知,安培力方向绕O点上端向外,下端向里转动。
故选B。
7.C
【详解】ABC.当弹簧中通电流时,弹簧的每一圈导线中电流方向均相同,每一匝线圈都能够等效为一枚小磁针,根据安培定则可知,等效为小磁针后,相邻线圈均为异名磁极相对,由于根据异名磁极相互吸引,则通电后,弹簧缩短,弹簧下端将离开水银面,电路断开,弹簧中没有电流,各线圈之间失去吸引作用,由于弹簧自身重力影响,弹簧将下落至下端与水银面接通,之后弹簧重复上面的现象,即通电后可能观察到的现象是弹簧上下振动,故AB错误,C正确;
D.结合上述可知,通电后弹簧将上下振动,由于电路通断均在瞬间完成,即水银中的电流与弹簧中线圈产生的磁场均只在某一瞬间存在,则槽中水银有电流时所受安培力也只在某一瞬间存在,可知,槽中水银不会发生旋转,故D错误。
故选C。
8.CD
【详解】A.由安培力公式
代入得,故A错误;
B.由左手定则可知,电流方向反向时,安培力方向反向,故B错误;
C.安培力方向始终与电流方向和磁场方向垂直,C正确;
D.若磁场偏离了水平方向,则安培力偏离竖直方向,窗帘动力会减弱,D正确。
故选CD。
9.ACD
【详解】A.若磁场方向竖直向下,对金属杆受力分析,如图所示
杆受三个力可以处于平衡,可能还有斜面对杆的静摩擦力也能使杆平衡,故A正确;
B.磁场方向垂直导轨平面向上,受力分析如图所示
杆受到沿着斜面向上的静摩擦力才可以处于平衡状态的,故B错误;
C.磁场方向垂直导轨平面向下,受力分析如图所示
杆受三个力可以处于平衡,没有斜面对杆的静摩擦力也能使杆平衡,故C正确;
D.磁场方向水平向右,安培力竖直向上,如图所示
当安培力恰好等于重力时,可以保持平衡状态,故D正确。
故选ACD。
10.AD
【详解】A.根据左手定则知,电流方向从D到C,故电极C需连接电源的正极,D需接电源的负极,A正确;
B.根据左手定则,推进器内海水受向右的安培力,驱动船舶前进的动力是海水对推进器的反作用力,B错误;
C.推进装置的推进效果取决于海水中电流的大小,海水中含有大量盐分,导电性能优于淡水,故推进效果比在淡水中好,C错误;
D.推进装置的动力来源于磁场对海水中电流的安培力,由知增大电极间电压,可以增大电流,从而获得更大的推力,D正确。
故选AD。
11.(1)200
(2) 逆时针 0.2
【详解】(1)根据受力平衡可得kx=mg
解得弹簧的劲度系数为k=200N/m
(2)[1]弹簧的伸长量增加了0.30cm,可知cd边受到的安培力向下,根据左手定则可知,电流的方向为由d到c,即为逆时针方向;
[2]根据受力平衡可得
解得磁感应强度的大小为B=0.2T
12.(1)垂直
(2)竖直向下
(3)0.40
(4)
【详解】(1)应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直,这样能使弹簧测力计保持竖直,方便测出弹簧的拉力;
(2)第一次调节滑动变阻器使电流表的读数为I1,线框所受安培力的方向竖直向下;第二次仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2,则通过线框的电流方向不变,因磁场方向也不变,根据左手定则可知,第二次调节滑动变阻器时,线框所受安培力的方向仍然竖直向下。
(3)电流表接线柱接“−”和“0.6”,量程为0~0.6,分度值为0.02A,指针指在0.40A处,所以读数是0.40A。
(4)当电流为I1时,安培力竖直向下,则
当电流为I2时,安培力竖直向下,则
两式相减消去G后得
解得
13.(1)0.01kg
(2)
【详解】(1)对金属棒受力分析,如图
.................2分
受到的安培力tanθ .................2分
又 ................1分
可得.................1分
(2)对金属棒受力分析,如图.................2分。F安’
mg
T
设磁感应强度大小为,有
.................2分
.................1分
可得.................1分
14.(1)
(2)
【详解】(1)根据平衡条件可得
解得安培力大小为
(2)由闭合电路欧姆定律
由牛顿第二定律
解得
15.(1)0.002kg
(2)0.028kg
【详解】(1)秤盘中不放物体,金属棒静止时电流表读数为
对金属棒及秤盘进行受力分析,根据平衡条件得
解得
(2)当电路中的电流最大时,电磁秤称得的质量最大。
电路中的电流最大为,对金属棒以及重物、秤盘分析,根据平衡条件得
解得
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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