内容正文:
2024级高二3月阶段性学情反馈
物理试题
本试卷共4页,满分100分,考试用时90分钟.
注意事项:
1.答题前,考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用28铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.写在本试卷上无效.
3.考试结束后,将答题卡交回.
一、单选题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分.)
1. 如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是( )
A. 一起向左运动 B. 一起向右运动
C. ab和cd相向运动,相互靠近 D. ab和cd相背运动,相互远离
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】根据右手螺旋定则知,直导线电流下方的磁场方向垂直纸面向里,电流增强时,磁场增强,根据楞次定律得,回路中的感应电流为abdc,根据左手定则知,ab所受安培力方向向右,cd所受安培力向左,即ab和cd相向运动,相互靠近。
故选C。
2. 如图所示,CDEF是金属框,框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体棒MN向右移动时,关于回路中的感应电流,下列说法正确的是( )
A. 导体棒MN中的电流方向由M流向N
B. 电流表甲的电流方向由E流向F
C. 电流表乙的电流方向由C流向D
D. 导体棒MN中的电流大小等于单个电流表的电流大小
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.根据右手定则,导体棒MN中的电流方向由N流向M;电流表甲的电流方向由F流向E;电流表乙的电流方向由C流向D,AB错误,C正确。
D.导体棒MN中的电流大小等于两个电流表的电流大小之和,D错误。
故选C。
3. 如图所示,平行金属导轨固定在水平面上,导轨左端连接直流电源,金属棒垂直放在导轨上,导轨处在斜向右上方的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面成角,磁场与金属棒垂直,闭合开关,金属棒始终不会发生滑动,则下列判断正确的是( )
A. 金属棒有向右滑动趋势
B. 仅减小,金属棒受到的摩擦力增大
C. 仅减小,金属棒受到的安培力会减小
D. 仅减小,金属棒对导轨的压力会减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据左手定则,金属棒受到的安培力斜向左上方且与B垂直,因此金属棒有向左滑动的趋势,故A错误;
BD.仅减小,安培力的水平分力减小,竖直向上分力变大,金属棒受到的摩擦力减小,金属棒对导轨的压力减小,故B错误,D正确;
C.由于B与I始终垂直,电流大小、磁感应强度大小不变,仅减小,金属棒受到的安培力大小不变,故C错误。
故选D。
4. 如图所示,平行直线边界M、N之间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。半径为的单匝圆形线圈的圆心O位于边界M上,线圈与边界N的一个交点为P,且OP与边界M的夹角。现给线圈通以大小为的电流,则通电瞬间线圈所受安培力的大小和方向分别为( )
A. ,垂直边界M向左
B. ,垂直边界M向右
C. ,垂直边界M向左
D. ,垂直边界M向右
【答案】A
【解析】
【详解】MP段线圈受到安培力大小为
方向垂直于MP斜向左下过O点;
与MP段线圈对称的线圈受到安培力大小为
根据几何关系可知两个力的夹角为120°,根据力的合成可知线圈所受安培力的大小为,,方向垂直边界M向左。
故选A。
5. 如图所示,在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入,并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q,OP = a。不计重力。根据上述信息可以得出( )
A. 带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B. 带电粒子在磁场中运动的速率
C. 带电粒子在磁场中运动的时间
D. 该匀强磁场的磁感应强度
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】粒子恰好垂直于y轴射出磁场,做两速度的垂线交点为圆心,轨迹如图所示
A.由几何关系可知
因圆心的坐标为,则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为
故A正确;
BD.洛伦兹力提供向心力,有
解得带电粒子在磁场中运动的速率为
因轨迹圆的半径可求出,但磁感应强度未知,则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率,故BD错误;
C.带电粒子圆周的圆心角为,而周期为
则带电粒子在磁场中运动的时间为
因磁感应强度未知,则运动时间无法求得,故C错误;
故选A。
6. 一条形磁体放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线,当导线中通以如图所示方向的电流时( )
A. 磁体对桌面的压力增大,且磁体受到向右的摩擦力作用
B. 磁体对桌面的压力减小,且磁体受到向右的摩擦力作用
C. 磁体对桌面的压力增大,且磁体受到向左的摩擦力作用
D. 磁体对桌面的压力减小,且磁体受到向左的摩擦力作用
【答案】B
【解析】
【详解】根据条形磁体磁感线分布情况得到通电导线所在位置的磁场方向(切线方向),再根据左手定则判断安培力方向,如图甲
根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力F安′与F安等大反向,如图乙所示,根据平衡条件,可知通电后桌面对磁体的支持力变小,由牛顿第三定律知磁体对桌面的压力减小,且磁体有向左运动的趋势,所以受到方向向右的摩擦力,故ACD错误,B正确。
故选B。
7. 如图所示,固定在水平面上且半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO′上,金属棒随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 微粒带负电
B. 金属棒产生的电动势为
C. 微粒的比荷为
D. 电容器所带的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据右手定则可知,电刷O′点电势高于A点电势,则电容器内场强方向向上,因微粒处于平衡状态,可知微粒带正电,A错误;
B.金属棒产生的电动势为,B错误;
C.电容器两板间的场强
对微粒由平衡可知
解得微粒的比荷为,C正确;
D.电容器所带的电荷量为,D错误。
故选C。
8. 如图所示,灯泡A1和A2的规格完全相同,线圈L的电阻不计,下列说法中正确的是( )
A. 当接通电路时,A1和A2始终一样亮
B. 当接通电路时,A2先达到最大亮度,A1后达到最大亮度,最后两灯一样亮
C. 闭合电键电路稳定后断开电路时,A2立即熄灭、A1过一会才熄灭
D. 闭合电键电路稳定后断开电路时,A2突然闪亮一下再熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】AB.开关闭合瞬间,线圈会产生自感电动势,阻碍自身电流的增大,因此所在支路电流逐渐增大,逐渐变亮;而所在支路没有电感,接通瞬间就有电流,因此一开始就达到最大亮度。 电路稳定后,线圈电阻不计,两个灯泡规格相同,两条并联支路电阻相等,因此两支路电流相等,最终两灯亮度相同,故A错误,B正确;
CD.电路稳定后,由于两支路电阻相等,因此通过和的电流大小相等。断开开关后,电源被切断,线圈自感维持原有电流,、、形成闭合的自感回路,两灯都会逐渐熄灭,不会立刻熄灭;同时流过的初始电流大小等于原来的电流,因此不会闪亮, 故CD错误。
故选B。
二、多选题(本题共4小题,每小题4分,共16分.每小题列出的四个备选项中有两个或两个以上是符合题目要求,漏选得2分,不选、多选、错选均不得分.)
9. 地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动。如图所示,由此可以判断( )
A. 油滴不一定做匀速直线运动
B. 油滴一定不能做匀变速直线运动
C. 油滴带负电,且它是从N点运动到M点
D. 油滴带正电,且它是从M点运动到N点
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.油滴做直线运动,受重力、电场力和洛伦兹力作用,因为重力和电场力均为恒力,可知油滴所受洛伦兹力不变,粒子一定做匀速直线运动,故A错误,B正确;
CD.根据做匀速直线运动的条件和受力情况,由左手定则可知,油滴只有带正电时受力才能平衡,且油滴的速度方向为M点到N点,故C错误,D正确。
故选BD。
10. 如图所示,边长为3L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场,三角形内磁场方向垂直纸面向外,两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A处有一粒子源,粒子源能沿的角平分线发射不同速率的粒子,粒子质量均为m、电荷量均为+q不计粒子重力及粒子间的相互作用力,则发射速度v0为哪些值时粒子能通过B点( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】粒子可能的轨迹如图所示
由几何关系得
(n=1,2,3)
由牛顿第二定律得
解得
(n=1,2,3)
n=1时
n=3时
粒子可以通过B点,故AC符合题意,BD不符合题意。
故选AC。
11. 关于下列四幅图说法正确的是( )
A. 甲中增大回旋加速器的加速电压,带电粒子的最大动能增大
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场、磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙中霍尔元件通以如图所示电流和加上如图磁场时,侧电势一定低
D. 丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场,若流量恒定,前后两个金属侧面的电压
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设回旋加速器中的磁感应强度为B,半径为R,粒子的电荷量为q,质量为m,则带电粒子在回旋加速器中,根据洛伦兹力提供向心力则有
可知带电粒子的最大动能为
所以带电粒子的最大动能与加速电压无关,故A错误;
B.经过质谱仪的速度选择器区域的粒子速度v都相同,经过偏转磁场时击中光屏同一位置的粒子轨道半径R相同,则根据洛伦兹力提供向心力则有
解得
因此不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同,故B正确;
C.若丙中自由电荷为负电荷,根据左手定则可知,侧电势低;若自由电荷为正电荷,则N侧的电势高,故C错误;
D.经过电磁流量计的带电粒子受到洛伦兹力的作用会向前后两个金属侧面偏转,在前后两个侧面之间产生电场,当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力相等时流量Q恒定,则有
又因为
联立解得,故D正确。
故选BD。
12. 如图所示,MN、PQ是电阻不计的平行金属导轨,导轨间距L=0.4m,导轨弯曲部分光滑,水平部分粗糙,弯曲部分与水平部分平滑相连,垂直导轨的虚线之间宽度d=0.4m内有竖直向上、磁感应强度B=1T的匀强磁场。N、Q两点间接一个阻值R=0.5Ω的定值电阻,将阻值r=0.3Ω、质量m=0.5kg的导体棒从弯曲轨道上h=0.8m高处由静止释放,导体棒沿导轨运动,到达磁场右边界处恰好停止。已知导体棒与导轨垂直且接触良好,导体棒与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 通过定值电阻的最大电流为2A
B. 定值电阻两端电压的最大值为0.8V
C. 流过定值电阻的电荷量为0.2C
D. 定值电阻中产生的焦耳热为3.6J
【答案】AC
【解析】
【详解】A.导体棒沿弯曲部分下滑到底端由机械能守恒有
解得速度v=4m/s
导体棒进入磁场受安培力和摩擦力做减速运动,刚进磁场时速度最大,电流最大值,A正确;
B.此时定值电阻两端电压最大,电压的最大值,B错误;
C.流过定值电阻的电荷量,C正确;
D.由能量守恒可得定值电阻中产生的焦耳热,D错误。
故选AC。
三、实验题(本题共2小题,13题6分,14题8分,共14分)
13. 如图1所示是研究电磁感应现象的实验装置。
(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中,电流表指针将_______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(2)连接好电路后,并将A线圈插入B线圈中,若要使灵敏电流表的指针向左偏转,可采取的操作是_______。
A. 插入铁芯 B. 拔出A线圈
C. 变阻器的滑片向左滑动 D. 断开开关S瞬间
(3)在(2)的研究中,完成实验后未断开开关,也未把A、B两螺线管和铁芯分开设置,在拆除电路时突然被电击了一下,则被电击原因是在拆除______(选填“A”或“B”)螺线管所在电路时发生了______(选填“自感”或“互感”)现象。
(4)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表,连接在直流电路中时的偏转情况如图2甲所示,即电流从电流表G的左接线柱进入时,指针也从中央向左偏。今把它与线圈串联进行电磁感应实验,则图乙中的条形磁体的运动方向是向_______(选填“上”或“下”)。
【答案】(1)向右 (2)BD
(3) ①. A ②. 自感
(4)下
【解析】
【小问1详解】
闭合开关瞬间,穿过线圈的磁通量增加,灵敏电流表指针向右偏转;将线圈迅速插入线圈中,穿过线圈的磁通量也增加,根据楞次定律,产生的感应电流方向与闭合开关时相同,故电流表指针将向右偏转。
【小问2详解】
由题意知,磁通量增加时指针向右偏,若要使指针向左偏转,则穿过线圈的磁通量应减少。A.插入铁芯,磁场增强,磁通量增加,指针向右偏,故A错误;
B.拔出线圈,磁场减弱,磁通量减少,指针向左偏,故B正确;
C.变阻器的滑片向左滑动,接入电路电阻减小,电流增大,磁场增强,磁通量增加,指针向右偏,故C错误;
D.断开开关瞬间,电流消失,磁场减弱,磁通量减少,指针向左偏,故D正确。
故选BD。
【小问3详解】
[1][2]拆除电路时,螺线管所在电路中有电流,且线圈插有铁芯,自感系数较大。在断开线圈电路瞬间,电流迅速减小,产生很高的自感电动势,导致人被电击,这是自感现象。
【小问4详解】
由图2甲可知,电流从左接线柱流入时指针向左偏。图乙中指针向左偏,说明感应电流从电流表左接线柱流入,即从线圈下端流出。根据右手螺旋定则,线圈中感应电流产生的磁场方向向下。条形磁体极在上、极在下,在线圈处原磁场方向向上。感应磁场方向与原磁场方向相反,说明原磁通量在增强,故条形磁体应向下运动。
14. 近期伊与美以冲突愈演愈烈,世界不少国家出现石油资源紧缺,油价上涨的情况,推进新能源转型是我国长期坚持的国家核心战略之一,为响应国家号召,近年来枣庄市一直大力发展新能源电池产业,目前已卓有成效.某同学根据所学知识制作了一个霍尔元件并设计了既可以测量霍尔电势差,又可以测量均匀等离子体电阻率的实验,实验装置如图(a)所示,霍尔元件长、宽、高间距分别为、、,霍尔元件内均匀等离子体水平向右匀速通过,其内有垂直纸面向内,磁感应强度为B的匀强磁场;电流表内阻可忽略不计。
(1)等离子体中带负电的离子向_______(选填“上”或“下”)极板偏转。
(2)霍尔电压稳定后,闭合开关S,调节电阻箱,记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I;作图像如图(b),则霍尔电势差_______,霍尔元件的电阻(两极板间等离子体的电阻)_______。(用a、b表示)
(3)计算出等离子体的电阻率_______。
【答案】(1)下 (2) ①. ②.
(3)
【解析】
【小问1详解】
由左手定则判断可知,负离子向下极板偏转。
【小问2详解】
[1][2]由闭合电路欧姆定律得得
结合图像(b)可得,
联立得,
【小问3详解】
由电阻定律得
则
四、计算题(本题共4小题,15题7分,16题9分,17题14分,18题16分,共46分)
15. 在如图甲所示的电路中,螺线管匝数匝,横截面积。螺线管导线电阻,,,。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化,螺线管内的磁场B的方向向下为正方向。求:
(1)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻的电功率。
(2)S断开后,流经的电荷量。
【答案】(1)0.0576W
(2)
【解析】
【小问1详解】
感应电动势为
回路的电流
电阻的电功率
【小问2详解】
电容器带电量为
S断开后,流经的电荷量为
16. 如图所示,和是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计,导轨间距为0.2m,金属导体可在导轨上无摩擦地上下滑动,导体的电阻为0.4Ω,质量为0.2g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度大小为0.2T,且磁场区域足够大。开始时,开关S断开,让导体由静止开始自由下落0.4s时,突然闭合开关S,求:(g取10)
(1)闭合开关瞬间感应电流大小。
(2)闭合开关后导体的加速度a与下落速度v的函数表达式并说明加速度方向。
(3)导体匀速下落的速度。
【答案】(1)0.4A
(2)a=20v-10(m/s2),方向向上
(3)0.5m/s
【解析】
【小问1详解】
闭合开关瞬间,导体棒ab的速度
感应电动势为
感应电流大小
【小问2详解】
闭合开关的瞬间,安培力的大小为
可知开始时加速度方向向上,则由牛顿第二定律
即
随速度减小,则加速度减小,当加速度减为零时,则v=0.5m/s,然后导体ab匀速下落。
【小问3详解】
由(2)的分析可知,导体匀速下落的速度为0.5m/s。
17. 如图所示,在轴上方存在磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,在轴下方存在竖直向上的匀强电场。一个质量为、电荷量为、重力不计的带正电粒子从轴上点沿轴正方向以某初速度开始运动。一段时间后,粒子与轴正方向成第一次进入电场。求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径和速度大小;
(2)若粒子经过轴上点时速度方向恰好与轴垂直,匀强电场的场强大小:
(3)粒子从开始运动到再次回到点的时间。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示
由几何知识得
解得
由牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
粒子在电场中做类平抛运动,经点时速度方向恰好与轴垂直,则沿电场方向的速度为零,有,
其中
联立可得
【小问3详解】
粒子第一次在磁场中运动时间为
其中
据对称性,可得粒子再次回到P点的时间为
联立解得
18. 如图甲所示,在足够长的光滑平行导轨上有两根由同种材料做成的导体棒a、b,a、b的质量均为m,两棒长度均为L,垂直导轨放置,a、b的电阻均为R,导轨电阻不计;刚开始棒b静止,棒a以初速度,水平向右运动,空间存在垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场,求:
(1)图甲中两棒达到稳定运动状态时的相对位移。
(2)将题干中的a、b导体棒放在水平面内足够长的固定且不等间距的光滑平行金属导轨、上,如图乙所示,左侧间距0.6m,右侧间距0.3m,导轨电阻不计;空间有竖直向上的磁感应强度为0.5T的匀强磁场。若两棒质量都为0.1kg,b棒接入导轨中的电阻为0.1Ω,两棒始终与导轨垂直,刚开始b棒静止,给a棒水平向右4m/s的初速度,在a棒到达宽窄导轨分界前两棒已达到稳定状态。求:
①达到稳定状态时a棒速度。
②达到稳定过程中a棒产生的焦耳热(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2)①0.8m/s;②0.43J
【解析】
【小问1详解】
两棒达到稳定运动状态时由动量守恒定律
对b棒分析可知
其中的
联立解得相对位移
【小问2详解】
当系统达到稳定状态时,回路中的感应电流为零,总电动势平衡,即
代入数据得
解得
分别对金属棒a和b应用动量定理,可得,
联立两式解得,
(2)依据能量守恒定律,系统产生的总焦耳热为
代入数据解得
根据电阻比例关系,a棒接入电路的电阻等于b接入电阻的2倍,则a棒产生的焦耳热
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物理试题
本试卷共4页,满分100分,考试用时90分钟.
注意事项:
1.答题前,考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用28铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.写在本试卷上无效.
3.考试结束后,将答题卡交回.
一、单选题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分.)
1. 如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是( )
A. 一起向左运动 B. 一起向右运动
C. ab和cd相向运动,相互靠近 D. ab和cd相背运动,相互远离
2. 如图所示,CDEF是金属框,框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体棒MN向右移动时,关于回路中的感应电流,下列说法正确的是( )
A. 导体棒MN中的电流方向由M流向N
B. 电流表甲的电流方向由E流向F
C. 电流表乙的电流方向由C流向D
D. 导体棒MN中的电流大小等于单个电流表的电流大小
3. 如图所示,平行金属导轨固定在水平面上,导轨左端连接直流电源,金属棒垂直放在导轨上,导轨处在斜向右上方的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面成角,磁场与金属棒垂直,闭合开关,金属棒始终不会发生滑动,则下列判断正确的是( )
A. 金属棒有向右滑动趋势
B. 仅减小,金属棒受到的摩擦力增大
C. 仅减小,金属棒受到的安培力会减小
D. 仅减小,金属棒对导轨的压力会减小
4. 如图所示,平行直线边界M、N之间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。半径为的单匝圆形线圈的圆心O位于边界M上,线圈与边界N的一个交点为P,且OP与边界M的夹角。现给线圈通以大小为的电流,则通电瞬间线圈所受安培力的大小和方向分别为( )
A. ,垂直边界M向左
B. ,垂直边界M向右
C. ,垂直边界M向左
D. ,垂直边界M向右
5. 如图所示,在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入,并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q,OP = a。不计重力。根据上述信息可以得出( )
A. 带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
B. 带电粒子在磁场中运动的速率
C. 带电粒子在磁场中运动的时间
D. 该匀强磁场的磁感应强度
6. 一条形磁体放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线,当导线中通以如图所示方向的电流时( )
A. 磁体对桌面的压力增大,且磁体受到向右的摩擦力作用
B. 磁体对桌面的压力减小,且磁体受到向右的摩擦力作用
C. 磁体对桌面的压力增大,且磁体受到向左的摩擦力作用
D. 磁体对桌面的压力减小,且磁体受到向左的摩擦力作用
7. 如图所示,固定在水平面上且半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO′上,金属棒随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 微粒带负电
B. 金属棒产生的电动势为
C. 微粒的比荷为
D. 电容器所带的电荷量为
8. 如图所示,灯泡A1和A2的规格完全相同,线圈L的电阻不计,下列说法中正确的是( )
A. 当接通电路时,A1和A2始终一样亮
B. 当接通电路时,A2先达到最大亮度,A1后达到最大亮度,最后两灯一样亮
C. 闭合电键电路稳定后断开电路时,A2立即熄灭、A1过一会才熄灭
D. 闭合电键电路稳定后断开电路时,A2突然闪亮一下再熄灭
二、多选题(本题共4小题,每小题4分,共16分.每小题列出的四个备选项中有两个或两个以上是符合题目要求,漏选得2分,不选、多选、错选均不得分.)
9. 地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动。如图所示,由此可以判断( )
A. 油滴不一定做匀速直线运动
B. 油滴一定不能做匀变速直线运动
C. 油滴带负电,且它是从N点运动到M点
D. 油滴带正电,且它是从M点运动到N点
10. 如图所示,边长为3L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场,三角形内磁场方向垂直纸面向外,两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A处有一粒子源,粒子源能沿的角平分线发射不同速率的粒子,粒子质量均为m、电荷量均为+q不计粒子重力及粒子间的相互作用力,则发射速度v0为哪些值时粒子能通过B点( )
A. B. C. D.
11. 关于下列四幅图说法正确的是( )
A. 甲中增大回旋加速器的加速电压,带电粒子的最大动能增大
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场、磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙中霍尔元件通以如图所示电流和加上如图磁场时,侧电势一定低
D. 丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场,若流量恒定,前后两个金属侧面的电压
12. 如图所示,MN、PQ是电阻不计的平行金属导轨,导轨间距L=0.4m,导轨弯曲部分光滑,水平部分粗糙,弯曲部分与水平部分平滑相连,垂直导轨的虚线之间宽度d=0.4m内有竖直向上、磁感应强度B=1T的匀强磁场。N、Q两点间接一个阻值R=0.5Ω的定值电阻,将阻值r=0.3Ω、质量m=0.5kg的导体棒从弯曲轨道上h=0.8m高处由静止释放,导体棒沿导轨运动,到达磁场右边界处恰好停止。已知导体棒与导轨垂直且接触良好,导体棒与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 通过定值电阻的最大电流为2A
B. 定值电阻两端电压的最大值为0.8V
C. 流过定值电阻的电荷量为0.2C
D. 定值电阻中产生的焦耳热为3.6J
三、实验题(本题共2小题,13题6分,14题8分,共14分)
13. 如图1所示是研究电磁感应现象的实验装置。
(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将A线圈迅速插入B线圈中,电流表指针将_______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(2)连接好电路后,并将A线圈插入B线圈中,若要使灵敏电流表的指针向左偏转,可采取的操作是_______。
A. 插入铁芯 B. 拔出A线圈
C. 变阻器的滑片向左滑动 D. 断开开关S瞬间
(3)在(2)的研究中,完成实验后未断开开关,也未把A、B两螺线管和铁芯分开设置,在拆除电路时突然被电击了一下,则被电击原因是在拆除______(选填“A”或“B”)螺线管所在电路时发生了______(选填“自感”或“互感”)现象。
(4)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表,连接在直流电路中时的偏转情况如图2甲所示,即电流从电流表G的左接线柱进入时,指针也从中央向左偏。今把它与线圈串联进行电磁感应实验,则图乙中的条形磁体的运动方向是向_______(选填“上”或“下”)。
14. 近期伊与美以冲突愈演愈烈,世界不少国家出现石油资源紧缺,油价上涨的情况,推进新能源转型是我国长期坚持的国家核心战略之一,为响应国家号召,近年来枣庄市一直大力发展新能源电池产业,目前已卓有成效.某同学根据所学知识制作了一个霍尔元件并设计了既可以测量霍尔电势差,又可以测量均匀等离子体电阻率的实验,实验装置如图(a)所示,霍尔元件长、宽、高间距分别为、、,霍尔元件内均匀等离子体水平向右匀速通过,其内有垂直纸面向内,磁感应强度为B的匀强磁场;电流表内阻可忽略不计。
(1)等离子体中带负电的离子向_______(选填“上”或“下”)极板偏转。
(2)霍尔电压稳定后,闭合开关S,调节电阻箱,记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I;作图像如图(b),则霍尔电势差_______,霍尔元件的电阻(两极板间等离子体的电阻)_______。(用a、b表示)
(3)计算出等离子体的电阻率_______。
四、计算题(本题共4小题,15题7分,16题9分,17题14分,18题16分,共46分)
15. 在如图甲所示的电路中,螺线管匝数匝,横截面积。螺线管导线电阻,,,。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化,螺线管内的磁场B的方向向下为正方向。求:
(1)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻的电功率。
(2)S断开后,流经的电荷量。
16. 如图所示,和是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计,导轨间距为0.2m,金属导体可在导轨上无摩擦地上下滑动,导体的电阻为0.4Ω,质量为0.2g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度大小为0.2T,且磁场区域足够大。开始时,开关S断开,让导体由静止开始自由下落0.4s时,突然闭合开关S,求:(g取10)
(1)闭合开关瞬间感应电流大小。
(2)闭合开关后导体的加速度a与下落速度v的函数表达式并说明加速度方向。
(3)导体匀速下落的速度。
17. 如图所示,在轴上方存在磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,在轴下方存在竖直向上的匀强电场。一个质量为、电荷量为、重力不计的带正电粒子从轴上点沿轴正方向以某初速度开始运动。一段时间后,粒子与轴正方向成第一次进入电场。求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径和速度大小;
(2)若粒子经过轴上点时速度方向恰好与轴垂直,匀强电场的场强大小:
(3)粒子从开始运动到再次回到点的时间。
18. 如图甲所示,在足够长的光滑平行导轨上有两根由同种材料做成的导体棒a、b,a、b的质量均为m,两棒长度均为L,垂直导轨放置,a、b的电阻均为R,导轨电阻不计;刚开始棒b静止,棒a以初速度,水平向右运动,空间存在垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场,求:
(1)图甲中两棒达到稳定运动状态时的相对位移。
(2)将题干中的a、b导体棒放在水平面内足够长的固定且不等间距的光滑平行金属导轨、上,如图乙所示,左侧间距0.6m,右侧间距0.3m,导轨电阻不计;空间有竖直向上的磁感应强度为0.5T的匀强磁场。若两棒质量都为0.1kg,b棒接入导轨中的电阻为0.1Ω,两棒始终与导轨垂直,刚开始b棒静止,给a棒水平向右4m/s的初速度,在a棒到达宽窄导轨分界前两棒已达到稳定状态。求:
①达到稳定状态时a棒速度。
②达到稳定过程中a棒产生的焦耳热(结果保留2位有效数字)。
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