内容正文:
2027届高二第二学期 第3周末总结 (3月22日 )
一、单选题(每小题4分,共28分)
1.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁体连接起来,此时台秤读数为。现在磁体上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向垂直纸面向里,当加上电流后,台秤读数为,则以下说法正确的是( )
A. B.
C.弹簧长度将变短 D.弹簧长度将不变
2.有同学做了一个如图所示的实验:把一根柔软的轻质弹簧悬挂起来,它的下端系一锡箔纸揉的小球,静止时小球刚好跟金属板接触,通电后发现小球迅速向上运动(在弹性限度内),下列说法正确的是( )
A.小球在空中运动机械能守恒
B.改变电源正负极小球静止
C.小球回到金属板时,对金属板有作用力
D.加大电压,小球回到金属板的时间变长
3.如图所示,边长为的正方形线框通过绝缘细线悬挂在竖直固定的弹簧测力计下端,虚线区域内存在垂直于纸面的匀强磁场(未画出)。当线框中未通过电流时,弹簧测力计示数为,线框中通有逆时针方向的电流时,弹簧测力计示数为,。虚线区域内磁场的磁感应强度大小和方向分别为( )
A.,垂直于纸面向里
B.,垂直于纸面向外
C.,垂直于纸面向里
D.,垂直于纸面向外
4.在正方体ABCD-EFGH的四条竖直边固定着平行长直硬直导线,中心轴线OO'两点间固定一弹性导线。若所有平行直导线和弹性导线均通入大小相等的恒定电流,电流方向如图中所示,则弹性导线弯曲程度最大的是( )
A. B. C. D.
5.如图甲是磁电式电流表的结构,其内部极靴与铁质圆柱间的磁场分布如乙图所示。下列关于磁电式电流表的说法正确的是( )
A.极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
B.当线圈位置和电流方向如图乙所示时,线圈将逆时针偏转
C.运输时为保护电流表,应将电流表的正负极用导线相连,利用的原理是电磁驱动
D.线圈中电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也越大,线圈偏转的角度也越大
6.如图所示,足够长的固定粗糙倾斜绝缘管与水平方向夹角为,处于垂直纸面向外的匀强磁场中,一直径略小于绝缘管直径的带正电小球从静止开始沿管下滑。已知小球质量为m,电荷量为q,磁感应强度大小为B,绝缘管与小球间的动摩擦因数为。重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球下滑过程中,摩擦力一直减小
B.小球下滑过程中,绝缘管对小球的支持力方向不变
C.小球下滑过程中,最大加速度为
D.小球下滑过程中,最大速度为
7.福建舰是我国首艘搭载世界领先水平电磁弹射系统的航母。航母上的舰载机歼-15T质量,在电磁弹射装置的辅助下,通过长度为x=100m的跑道由静止加速到v=70m/s。福建舰的电磁弹射系统由多组电磁模块组成,其单组电磁模块可由安培力提供的动力,如图为其结构简化示意图。已知平行导轨间距L=1m,垂直于导轨的磁场磁感应强度B=10T。下列说法正确的是( )
A.歼-15T的加速度为
B.歼-15T受到合外力为
C.单组电磁模块中电流为4000A
D.图中回路的电流方向为逆时针方向
二、多选题(每小题6分,共18分,漏选得3分)
8.如图所示,一束电子以不同的速率沿图示方向飞入一正方形匀强磁场区域abcd,下列判断正确的是( )
A.电子可从cd边射出
B.电子速率越大在匀强磁场中运动的轨道半径越大
C.从a点射出的电子比从b点射出的电子速率小
D.从bc边射出的电子在匀强磁场中运动的时间相等
9.如图是超导电磁船的简化原理图,和是与电源相连的两个电极,它们之间的距离为且处于垂直纸面的匀强磁场区域(由超导线圈产生,其独立电路部分未画出)。通电后,两电极之间的海水受到安培力的作用,船体就在海水的反作用力推动下行驶。已知船的总质量为,当电极间的电流为、磁场的磁感应强度大小为时,船体恰好以速度匀速航行。设船体受到的阻力恒定,关于超导电磁船,以下说法正确的是( )
A.该超导电磁船应用的是磁场对电流的作用力
B.若接直流电源的正极,则磁场方向垂直纸面向里时船体前进
C.改变电极正负或磁场方向,可控制船体前进或后退
D.若仅将磁场的磁感应强度增大为,则船体的加速度大小为
10.如图所示,边长为L的正方形abcd区域内有匀强磁场,ad边中点处O有一粒子源,向磁场内各方向均匀发射速率均为v0的电子,ab边恰好没有电子射出,已知电子质量为m,电量大小为e,则( )
A.bc边恰好没有电子射出 B.磁感强度大小为
C.从ad边射出的电子在磁场中运动的最长时间为
D.从cd边射出的电子数和从ad边射出的电子数比值为5:1
三、实验题(共1小题,共9分)
11.(9分)某校一物理兴趣小组为了探究通电导线受力与什么因素有关,设计了如图所示的实验。
(1)甲同学为了探究安培力大小的影响因素,分别接通“1、4”和“1、2”,发现导线偏转的角度不同,说明导线受到的力的大小与________有关。(填字母“A”、“B”,A.电流I;B.导线在磁场中长度)。
(2)乙同学为了探究安培力方向的影响因素,只上下交换磁极的位置以改变磁场方向,导线受力的方向______(填字母“A”、“B”,A.改变B.不改变)。
(3)若交换磁极的位置同时改变导线中电流的方向,导线受力的方向________(填字母“A”、“B”,A.改变;B.不改变)。
四、解答题
12.(14分)如图所示,两平行金属导轨间距L=0.5 m,导轨与水平面成θ=37°。导轨上端连接有E=6 V、r=1 Ω的电源和滑动变阻器。长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好,金属棒的质量m=0.2 kg、电阻R0=1 Ω,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上。当滑动变阻器的阻值R=1 Ω时金属棒刚好与导轨间无摩擦力。g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)此时电路中的电流I;
(2)求磁感应强度B
13.(15分)如图所示,长方形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,AB边长为l,AD边足够长,一质量为m,电荷量为+q的粒子从BC边上的О点以初速度垂直于BC方向射入磁场,粒子从A点离开磁场,速度方向与直线AB成30°角,不计粒子重力。求:
(1)OB的长度;
(2)磁场的磁感应强度大小B;
(3)粒子在磁场中经历的时间。
14.(16分)在芯片制造过程中,离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机,乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。初速为零的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器,再进入磁分析器,磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环,其两端中心位置M和N处各有一个小孔,利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片(未画出)上,完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外;速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中,不计离子重力。求:
(1)能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v;
(2)能通过N打到硅片上的离子的比荷,并判断该离子的带电性质。
(3)加速电场的电压U。
2027届高二第二学期 第3周末总结 (3月22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
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
A
D
D
D
C
BD
AC
AD
1.C
【详解】AB.初始时台秤读数等于平板、挡板、弹簧、磁体的总重力
在磁体上方中心偏左位置固定一通电导线,条形磁体在导线处的磁场方向斜向右上方,通电导线的电流方向垂直纸面向里,由左手定则可知导线受安培力斜向右下方,磁体受到的反作用力斜向左上方,磁体受到的反作用力有竖直向上的分量,台秤读数等于磁体受到的支持力联立解得,故A错误,B错误;
CD.磁体受到反作用力的水平分量向左,弹簧被压缩,故弹簧长度变短,C正确,D错误。
故选C。
2.C
【详解】A.通电后发现小球迅速向上运动,小球在空中运动过程中机械能增加,故A错误;
B.同向电流相互吸引,改变电源的正负极,弹簧内部仍然是同向电流,仍然相互吸引,弹簧仍然收缩,小球仍然向上运动,故B错误;
C.当弹簧通有电流时,由于同向电流相互吸引,弹簧缩短,弹簧处于压缩状态。当弹簧失去电流时,引力消失,弹簧要恢复原长,将小球弹开,当弹簧恢复原长时,小球与金属板接触前的瞬间速度不为0,小球与金属板接触时对金属板有压力,所以小球回到金属板时,对金属板有作用力,故C正确;
D.若加大电压,电流增大,引力增大,小球第一次到达最高点的时间变短,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】因为
根据平衡条件可知,通电流后,线框受到竖直向上安培力,大小为
则磁场的大小为
线框下边cd中的电流方向为从c到d,根据左手定则可知,此时虚线区域内磁场的磁感应强度方向为垂直于纸面向里。故选A。
4.D
【详解】根据“同向电流相吸引,异向电流相排斥”,设四根导线与中间的导线的相互作用力大小均为F,则俯视图分析如图所示,A受合力为0,B和C受到2F的力,D受到的力,故D中弹性导线弯曲程度最大。
故选D。
5.D
【详解】A.为了使电流表表盘的刻度均匀,极靴与圆柱间的磁场为均匀辐向磁场,磁感线都经过圆柱体的圆心,不是匀强磁场,故A错误;
B.当线圈位置和电流方向如图乙所示时,根据左手定则可知,线圈将顺时针偏转,故B错误;
C.运输过程中把电表正负接线柱用导线相连,使线圈构成闭合回路,指针摆动时产生感应电流,磁场对感应电流产生安培力作用,这样可减缓表针摆动幅度,这是电磁阻尼,故C错误;
D.线圈中电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也越大,线圈偏转的角度也越大,故D正确。故选D。
6.D
【详解】小球从静止开始沿管下滑,刚开始受到竖直向下的重力,垂直于管下壁向上的支持力,沿斜面向上的摩擦力。随着物体开始运动,根据左手定则,小球受到一个垂直于管下壁向上的洛伦兹力。洛伦兹力大小
随着速度逐渐增大,洛伦兹力逐渐增大,管对小球的支持力逐渐减小,小球对管的压力逐渐减小,由滑动摩擦力
可知滑动摩擦力逐渐减小,当,此时摩擦力等于0,有最大加速度
物体继续加速向下走,随着速度增大,洛伦兹力增大,小球会挤压管上壁,管上壁给小球一个向下的支持力,支持力逐渐增大,小球给管上壁的压力逐渐增大,滑动摩擦力逐渐增大,加速度逐渐减小,一直到
解得。此后小球将匀速下滑。
综上,摩擦力先减小后增大;支持力先垂直绝缘管向上,在垂直绝缘管向下。故选D。
7.C
【详解】A.舰载机在跑道上加速过程中解得,A错误;
B.根据牛顿第二定律可得,B错误;
C.根据安培力公式可得,C正确;
D.磁场方向垂直于纸面向里,安培力方向向右,根据左手定则可知,回路中的电流方向为顺时针方向,D错误。故选C。
8.BD
【详解】A.由左手定则可知,电子进入磁场顺时针偏转,故电子不可能从cd边射出,A错误;
B.由可得,电子在磁场中的偏转半径为
故电子速率越大在匀强磁场中运动的轨道半径越大,B正确;
C.由几何关系可知从a点射出的电子比从b点射出的电子半径大,故从a点射出的电子比从b点射出的电子速率大,C错误;
D.由可知,粒子在磁场中运动的周期相同,由几何关系可知从bc边射出的电子在匀强磁场中恰好转动半圈,故运动的时间为,时间相等,D正确。故选BD。
9.AC
【详解】A.该超导电磁船应用了磁场对电流的作用力,故A正确;
B.两电极之间的海水受到安培力的作用,船体就在海水的反作用力推动下向前驶动,因此,海水受到的安培力指向船尾方向,根据左手定则,磁场方向垂直纸面向外,故B错误;
C.改变电极正负或磁场的方向,安培力方向改变,可以控制船体前进或后退,故C正确;
D.磁感应强度大小为时,船体匀速运动,即安培力大小与阻力大小相等,即,将磁感应强度大小增大为时,安培力变为,船体所受合外力大小则加速度大小为,D错误。故选AC。
10.AD
【详解】AB.ab边恰好没有电子射出,轨迹如图所示(轨迹1)
根据洛伦兹力提供向心力有,所以
由于电子射入的速度大小不变,方向改变,则轨迹半径不变,根据旋转圆模型可知,bc边没有电子射出,故A正确、B错误;
C.从ad边射出的电子在磁场中运动的时间最长时轨迹如图所示
根据几何关系可知,圆心角所以最长时间为故C错误;
D.由以上分析可知,当粒子恰好经过d点时,其入射速度方向与ad边的夹角为30°,所以从cd边射出的电子数和从ad边射出的电子数比值为,故D正确。
故选D。
11.(1)B (2)A (3)B
【详解】(1)分别接通“1、4”和“1、2”,则磁场中的通电导线的长度不同,实验中观察到导线偏转的角度不同,说明导线受到的力的大小与导线在磁场中的长度有关;
(2)只上下交换磁极的位置,磁场方向与原来的方向相反,将观察到导线的运动方向与原来的运动方向相反,说明导线受力的方向改变;
(3)交换磁极的位置同时改变导线中电流的方向,将观察到导线的运动方向与原来的相同,说明导线受力的方向不改变。
12.(1)(2)1.5T
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律,当滑动变阻器的电阻为R=1Ω时,电流
(2)金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN,如图所示
根据平衡条件可得
又
联立上式,解得磁感应强度
13.(1);(2);(3)
【详解】(1)粒子运动轨迹如图
根据几何关系
解得粒子在磁场中运动的半径为2l,所以
(2)粒子在磁场中做圆周运动有
解得
(3)粒子在磁场中经历的时间
解得
14.(1);(2),带正电荷;(3)
【详解】(1)离子通过速度选择器时,有
解得
(2)离子在磁分析器中,有解得
对离子受力分析可知,离子受到洛伦兹力指向圆心O,根据左手定则可知离子带正电荷;
(3)离子经加速电场,由动能定理可有
解得
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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