内容正文:
一、单选题(每小题4分,共28分)
1.如图(a)所示,一点电荷(不计重力)在辐向电场中围绕圆心做匀速圆周运动,轨迹所在处的电场强度大小均为;该点电荷在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中也能做匀速圆周运动,如图(b)所示。已知两个圆弧轨迹的半径均为,两次圆周运动的线速度大小相等,下列说法正确的是( )
A.点电荷的向心加速度大小为
B.点电荷的线速度大小为
C.点电荷的比荷为
D.图(b)中点电荷可能沿逆时针转动也可能沿顺时针转动
2.如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁体。磁体正下方水平桌面上放置一个闭合线圈。将磁体托起到某一高度后放开,磁体能上下振动并最终停下来。磁体振动过程中未到达线圈平面且线圈始终静止在桌面上。磁体振动过程中,下列选项正确的是( )
A.线圈对桌面的压力有时等于重力 B.线圈总有缩小的趋势
C.弹簧的弹性势能一直减小 D.磁体和弹簧系统的机械能保持不变
3.如图所示,一质量为m、带电量为+q的粒子从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好能垂直于y轴射出,已知OP=a,v与x轴夹角θ=60°,不计粒子重力,则粒子在第一象限运动的时间为( )
A.
B.
B.
C. D.
4.如图为汽车防抱死制动系统(ABS)中的轮速传感器,铁质齿轮P与车轮同步转动,右侧有一个绕着线圈的磁铁Q。当每个轮齿在接近和离开Q时,线圈中会出现感应电流。下列说法正确的是( )
A.车轮正常运转时线圈中没有感应电流
B.车轮抱死时线圈中也有感应电流
C.当每个轮齿在接近磁铁Q时,线圈中磁通量不变
D.当每个轮齿在离开磁铁Q时,线圈中磁能量发生了变化
5.如图所示,单匝铜线制成的正方形线框边长为、电阻为,两端点用导线与阻值为的电阻构成回路。整个线框内有与线框平面垂直向里的匀强磁场,磁感应强度随时间的的变化规律满足()。下列说法中正确的是( )
A.流经电阻的电流方向由到 B.回路中的电流增大
C.电阻两端的电压为 D.时间内通过电阻的电荷量为
6.如图所示,平行形金属导轨和的间距为,导轨平面内存在垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度为。导体棒斜放在导轨上与成角,现使导体棒以速度沿垂直导体棒的方向匀速运动,且运动过程始终与导轨接触良好,两导轨间的导体棒产生感应电动势大小为,则( )
A.点电势高于点电势
B.点电势高于点电势
C.点电势高于点电势
D.点电势高于点电势
7.如图(a)所示,底部固定有正方形线框的列车进站停靠时,以初速度v水平进入竖直向上的磁感应强度为B的正方形有界匀强磁场区域,如图(b)所示,假设正方形线框边长为,每条边的电阻相同。磁场的区域边长为d,且,列车运动过程中受到的轨道摩擦力和空气阻力恒定,下列说法正确的是( )
A.线框进入磁场过程中,克服安培力做的功小于线框中产生的焦耳热
B.线框离开磁场过程中,克服安培力做的功等于线框减少的动能
C.线框右边刚刚进入磁场时,感应电流沿图(b)逆时针方向,其两端的电压为
D.线框右边刚刚进入磁场时,感应电流沿图(b)顺时针方向,其两端的电压为
二、多选题(每小题6分,共18分,漏选得3分)
8.如图甲是法拉第圆盘发电机原理图,图乙为从右向左看,金属圆盘顺时针转动侧视图,金属圆盘绕中心轴C匀速转动,圆盘半径为r,整个装置处在方向与轴线平行的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,圆盘中心C和圆盘边缘D处各有一个电刷与圆盘良好接触,外接一阻值为R的定值电阻,金属圆盘、导线、电刷电阻忽略不计、圆盘顺时针转动的角速度为ω,则下列说法正确的是( )
A.C点电势低于外边缘D的电势
B.铜盘产生的感应电动势
C.作用在圆盘圆心角区域(很小,可视为导体棒)上的安培力大小F与的关系式为
D.若将此圆盘中心挖去半径为的同心圆,圆盘内边缘仍与电刷接触,其他条件不变,则感应电动势变为
9.如图所示,竖直放置的U形金属框架宽度为l,框架的上端接有电阻R,金属框架处于方向与框面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。将质量为m的金属棒ab从一定高度处由静止释放,下落过程中金属棒始终水平,且与金属框架接触良好。金属棒下落一段高度后可视做速度大小为v的匀速直线运动,已知金属棒做匀速直线运动经过的某位置P到起点的高度差为h,重力加速度为g。不计金属棒和金属框架的电阻,忽略金属棒与金属框架之间的摩擦。则( )
A.金属棒经过位置P时的动能为
B.下落过程中,金属棒端电势比端高
C.匀速下落过程中,电阻两端的电势差为
D.从起点下落到P位置的过程中,电阻消耗的总电能为
10.如图甲所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻,垂直导轨平面存在变化规律如图乙所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到 的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处; 时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则( )
A.在t=0到 的时间内,金属棒中电流方向始终为顺时针
B.在 时,金属棒中电流大小为0
C.在 时,金属棒受到安培力的大小为
D.在 时,若金属棒速度为 v,其加速度大小可能为
三、解答题
11.(18分)如图所示,光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,导轨间距为L,导轨上端用导线与阻值为2R的电阻相连,水平虚线上方有垂直导轨平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,虚线下方有垂直导轨平面向外、磁感应强度为的匀强磁场。质量为m、阻值为R、长为L的金属棒在虚线上方h1高处由静止释放,金属棒到虚线前已匀速运动,金属棒到虚线下方h2处再次匀速运动,金属棒与导轨始终垂直且接触良好,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:
(1)金属棒在虚线上方匀速运动的速度大小;
(2)金属棒刚过虚线瞬间的加速度大小;
(3)金属棒从开始下落运动到虚线下方h2处产生的焦耳热。
12.(18分)如图1所示是依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置,具有操作简单、无需电能、逃生高度不受限制,下降速度可调、可控等优点。该装置原理可等效为:间距为L的两根竖直导轨上部连通,人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑,磁铁产生磁感应强度为B的匀强磁场。人和磁铁所经位置处,可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连,整个装置总电阻始终为R,如图2所示。在某次逃生试验中,质量为M的测试者从静止开始下滑,当滑行的距离为x时,该装置开始匀速下滑。已知与人一起下滑部分装置的质量m,重力加速度为g,忽略本次试验过程中的摩擦阻力。
(1)判断导体棒cd中电流的方向;
(2)求该装置匀速下滑时的速度v;
(3)求该装置向下滑行x距离的过程中,通过导体棒某横截面的电荷量q。
13.(18分)某科技小组利用水平绝缘传送带设计运送工件装置,如图甲所示:待加工的工件固定在边长为的绝缘正方形载物台上,载物台侧面四周均匀缠绕匝总电阻为的闭合线圈,工件、载物台及线圈总质量为。为使工件在特定区域减速并对其进一步加工,在区域内加一个垂直于传送带平面向下、磁感应强度为的匀强磁场,、边界与传送带运行方向垂直且;载物台在运动过程中左右两边始终与磁场边界平行,其底面与传送带间的动摩擦因数为,进入磁场区前已和传送带共速,传送带的速度为;载物台右侧线圈在时刻到达边,时刻到达边,该过程的图像如图乙所示,重力加速度大小为,求:
(1)时刻匝线圈所受安培力的大小和方向(方向直接回答即可);
(2)载物台完全在磁场中运动时的加速度大小和方向(方向直接回答即可);
(3)在时间内匝线圈产生的焦耳热。
桂洲中学2027届高二第二学期 第6周末总结 (4月12日 )
试卷第1页,共3页
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参考答案
桂洲中学2027届高二第二学期 第6周末总结 (4月12日 )
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1.A【详解】B.对图(a)有
对图(b)有可得,错;
A.向心加速度大小为,正确;
C.根据,
可得点电荷的比荷为,故C错误;
D.由图(a)可知点电荷一定带正电,对图(b)由左手定则可知点电荷一定沿逆时针转动,故D错误。故选A。
2.A【详解】AB.磁体向下运动时,穿过线圈的磁通量增加,线圈有缩小趋势,磁体对线圈的作用力为向下的排斥力,线圈对桌面的压力大于重力;磁体向上运动时,穿过线圈的磁通量减少,线圈有扩张趋势,磁体对线圈的作用力为向上的吸引力,线圈对桌面的压力小于重力,当磁体到达最高点或最低点时,线圈磁通量变化率为零,此时线圈对桌面的压力大小等于重力,故A正确B错误;
C.磁体上下运动,弹簧长度时而增大时而减小,所以弹簧弹性势能时而变大时而变小,故C错误;
D.磁体上下运动过程中,线圈对磁体的作用力对磁体始终做负功,所以磁体和弹簧系统的机械能一直减小,故D错误。故选A。
3.C【详解】由左手定则结合题意画出带电粒子在第一象限运动轨迹,其对应圆心角为
易知轨道半径为
则粒子在第一象限运动的时间为 故选C。
4.D【详解】ACD.汽车运转时,铁质齿轮P与车轮同步转动,当每个轮齿在接近和离开磁铁Q时,穿过线圈中的磁通量会发生改变,线圈中总会感应出感应电流,故AC错误,D正确;
B.汽车车轮抱死时,铁质齿轮P不转动,线圈中的磁通量不会发生改变,线圈中没有感应电流,故B错误。故选D。
5.D【详解】A.由楞次定律可得,正方形线框中感应电流为逆时针方向,故通过中电流方向为,故A错误;
B.由法拉第电磁感应定律可得,正方形线框中产生的感应电动势
回路中感应电流
可知电流大小不变,故B错误;
C.两端电压,故C错误;
D.时间内通过的电荷量,故D正确。故选D。
6.B【详解】、、两两相互垂直,切割磁感线的长度
根据法拉第电磁感应定律有
根据右手定则知电流有,故点电势更高。故选B。
7.D【详解】A.根据功能关系可知线框克服安培力做的功全部转化为电能,线框为纯电阻电路,则又全部转化为线框中产生的焦耳热,则克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热,故A错误;
B.线框离开磁场过程中,根据动能定理可知克服安培力做功与克服摩擦力、空气阻力做功之和等于线框和列车动能的减小量,故B错误;
CD.根据右手定则,线框进入磁场时,感应电流沿顺时针方向。线框此时切割磁感线产生的感应电动势为,导线框右边两端的电压为路端电压,即为
故C错误,D正确。故选D。
8.BC【详解】A.由右手定则可知感应电流由边缘D向C流动,因为圆盘为电源部分,所以C点电势高于D点,故A错误;
B.铜盘产生的感应电动势,故B正确;
C.圆盘可视作多个扇形区域并联,对应的扇形区域可视为导体棒,每个导体棒上的电流为其中电流
其中所以安培力大小为,C正确;
D.铜盘产生的感应电动势
同理可求得挖去半径为的同心圆产生的电动势
故此圆盘挖去同心圆后,产生的电动势,故D错误。故选BC。
9.BCD【详解】A.金属棒下落过程中,切割磁感线产生感应电流,方向从端到端,根据左手定则可知金属棒受安培力竖直向上,安培力做负功,可知金属棒机械能不守恒,可知金属棒经过位置P时的动能不是,故A错误;
B.下落过程中,根据右手定则,四指指向高电势,可知金属棒端电势比端高,故B正确;
C.金属棒下落过程中,产生的感应电动势为
不计金属棒和金属框架的电阻,可知电阻两端的电势差为,故C正确;
D.从起点下落到P位置的过程中,设电阻消耗的总电能为,根据能量守恒有,故D正确。故选BCD。
10.AD
【详解】A.到,磁场向里减弱,根据楞次定律,感应电流磁场向里,电流顺时针;到,磁场向外增强,感应电流磁场仍向里,电流仍为顺时针,A正确;
B.到,感应电动势
根据欧姆定律,电流,B错误;
C.在时,,安培力为0,C错误;
D.若时,若导体棒仍在加速,金属棒速度为,由牛顿第二定律
得,D正确。故选AD。
11.【详解】(1)金属棒感应电动势
由闭合电路欧姆定律得感应电流
金属棒在虚线上方匀速运动时,由受力平衡有
联立解得匀速运动的速度
(2)金属棒刚过虚线瞬间,磁感应强度减小,电动势E减小,电流减小,安培力减小,金属棒做加速运动,安培力
由牛顿第二定律
解得金属棒刚过虚线瞬间的加速度
(3)金属棒到虚线下方h2处再次匀速运动,设速度为v2,由受力平衡有
解得
金属棒运动到虚线下方h2处由能量守恒有
由焦耳热可知,金属棒产生焦耳热
联立解得金属棒产生焦耳热
12.【详解】(1)根据右手定则,可知导体棒cd中电流的方向从d到c;
(2)该装置匀速下滑时,有
其中
解得
(3)由得其中
解得
13.【详解】(1)t=0时刻线圈的速度大小为v0,安培力F=NBIL
其中,E=NBLv0
联立得,方向水平向左
(2)载物台完全在磁场中运动时,由牛顿第二定律,有μmg=ma
得a=μg,加速度的方向水平向右
(3)0~t1时间内,对载物台用动能定理,有
又根据功能关系,有-W安=Q
联立得线圈产生的焦耳热Q=2μmgL
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