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2017世纪金榜人教版高三第一轮复习物理高中复习全程考卷 阶段评估月考卷(四).doc


阶段评估月考卷(四)
磁场与电磁感应 (90 分钟 第Ⅰ卷(选择题 交流电 100 分) 共 50 分)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。1~7 题为单选题,8~10 题为多选题) 1.下列说法符合物理学史的是( )

A.库仑最早在实验室测得元电荷的数值 B.赫兹首先发现电流能够产生磁场,证实了电和磁存在着相互联系 C.安培提出的分子电流假说,揭示了磁现象的电本质 D.奥斯特发现了电磁感应现象 2.如图所示,在匀强磁场中两根平行的金属导轨 MN 与 PQ,其电阻不计,ab、 cd 为两根金属杆,其电阻 Rab<Rcd,当 ab 杆在外力 F1 作用下,匀速向左滑动时,cd 杆在外力 F2 作用下保持静止。设 F1 与 F2 的方向均与 MN 平行,那么 F1 与 F2 的大小、两杆两端电压 Uab 与 Ucd 的大小关系是( A.F1>F2,Uab>Ucd B.F1<F2,Uab<Ucd C.F1=F2,Uab=Ucd D.F1<F2,Uab>Ucd )

3.一个理想变压器的线圈绕向如图甲所示。右线圈输入电流 i,i-t 图象如图乙所示,第 1s 内电 流方向如图甲所示,则下列判断正确的是( )

A.通过灯泡中的电流是恒定电流 B.通过灯泡中的电流方向交替变化,周期为 4s C.第 1s 内变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同 D.第 2s 内,灯泡中的电流方向从下到上 4.(滚动交汇考查)空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如 图所示,已知一离子在电场力和洛伦兹力共同作用下,从静止开始自 A 点沿曲线

ACB 运动,到达 B 点时速度为零,C 为运动的最低点。不计重力,则( A.该离子带负电 B.A、B 两点位于不同高度 C.在 C 点时离子速度最大 D.离子到达 B 点后,将沿原曲线返回 A 点

)

5.(滚动单独考查)如图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为 L,磁场 方向垂直纸面向里。abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与 bc 间的距离也为 L。t=0 时刻,bc 边与磁场区域边界重合。 现令线圈以恒定的速度 v 沿垂直于磁场区域边界的 方向穿过磁场区域。取沿 a→b→c→d→a 的感应电流方向为正,则在线圈穿越磁场区 域的过程中,感应电流 i 随时间 t 变化的图线可能是( )

6.(滚动交汇考查)(2014·全国卷Ⅰ)如图,MN 为铝质薄平板,铝板上方和下 方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出)。 一带电粒子从紧贴铝板上表面 的 P 点垂直于铝板向上射出,从 Q 点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O。已知 粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。不计重力。铝 板上方和下方的磁感应强度大小之比为( A.2 B. C.1 ) D.

7.(2016·皖南八校模拟)一质量为 m、电阻为 r 的金属杆 ab,以一定的初速度 v0 从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成 30°角,两导轨上端 用一电阻 R 相连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨的电阻不计,金属杆始终与导 轨接触良好,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为 v,则

金属杆在滑行过程中(

)

A.向上滑行与向下滑行的时间相等 B.向上滑行与向下滑行时电阻 R 上产生的热量相等 C.向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量相等 D.向上滑行与向下滑行时金属杆克服安培力做的功相等 8.(滚动单独考查)一个不计重力的带正电荷的粒子进入电场,则粒子可能做 ( A.匀速直线运动 C.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动 D.匀变速曲线运动 )

9.调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图乙所示。线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯 上,C、D 之间输入交变电压,转动滑动触头 P 就可以调节输出电压。图乙中两电表均为理想 交流电表,R1、R2 为定值电阻,R3 为滑动变阻器。现在 C、D 两端输入图甲所示正弦式交流电, 变压器视为理想变压器,那么( )

A.由甲图可知 C、D 两端输入交流电压 u 的表达式为 u=36

sin(100t)(V)

B.当转动触头 P 逆时针转动时,MN 之间输出交流电压的频率变大 C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变小 D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电阻 R2 消耗的电功率变小 10.如图所示,MDN 为绝缘材料制成的固定的竖直光滑半圆形轨道,半径为 R,直径 MN 水平, 整个空间存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为 B,一带电荷量为-q,质量为 m 的小 球自 M 点无初速度下滑,下列说法中正确的是( )

A.小球由 M 点滑到最低点 D 时所用时间与磁场无关 B.小球滑到 D 点时,对轨道的压力一定大于 mg

C.小球滑到 D 点时,速度大小 v= D.小球滑到轨道右侧时,可以到达轨道最高点 N 第Ⅱ卷(非选择题 二、实验题(本题共 2 小题,共 12 分) 11.(6 分)(滚动单独考查)有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为 60cm,电阻大约为 6Ω ,横 截面如图甲所示。 (1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为__________mm。 共 50 分)

(2)已知金属管线样品材料的电阻率为ρ ,通过多次测量得出金属管线的电阻为 R,金属管线的 外径为 d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积 S,在前面实验的基础上,还 需要精确测量的物理量是__________(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分 截面积的表达式为 S=__________。 12.(6 分)某同学为了测电流表 A1 的内阻 r1 的精确值,有如下器材: 器材名称 电流表 电流表 电压表 定值电阻 滑动变阻器 滑动变阻器 电源 导线、开关 器材代号 A1 A2 V R0 R1 R2 E 若干 器材规格 量程 300mA,内阻约为 5Ω 量程 600mA,内阻约为 1Ω 量程 15V,内阻约为 3kΩ 5Ω 0~10Ω ,额定电流为 1A 0~250Ω ,额定电流为 0.3A 电动势为 3V,内阻较小

(1)要求电流表 A1 的示数从零开始变化,且能多测几组数据,尽可能减少误差。在虚线方框中 画出测量用的电路图,并在图中标出所用器材的代号。 (2)若选测量数据中的一组来计算电流表 A1 的内阻 r1,则所用电流表 A1 的内阻 r1 表达式为

r1=________。 三、计算题(本题共 4 小题,共 38 分。需写出规范的解题步骤) 13.(8 分)(2016· 洛阳模拟)如图所示,在竖直平面内有一水平向右的匀强电场, 场强 E=1.0×104N/C。电场内有一半径 R=2.0m 的光滑绝缘细圆环形轨道竖 直放置且固定,有一质量为 m=0.4kg、 带电荷量为 q=+3.0×10-4C 的带孔小球 穿过细圆环轨道静止在位置 A,现给小球沿切线方向一瞬时速度 vA,使小球 恰好能在光滑绝缘细圆环形轨道上做圆周运动,已知 g=10m/s2、 sin37°=0.6、 cos37°=0.8,求瞬时速度 vA 的大小。 14.(8 分)如图所示,一小型发电站通过升压变压器 B1 和降压变压器 B2 把电能输送给用户(B1 和 B2 都是理想变压器),已知发电机的输出功率为 500kW,输出电压为 500 V,升压变压器 B1 原、 副线圈的匝数比为 1∶10,两变压器间输电导线的总电阻为 2Ω ,降压变压器 B2 的输出电压为 220V。求:

(1)输电导线上损失的功率。 (2)降压变压器 B2 的原、副线圈的匝数比。 15.(10 分)如图所示为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域 内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小 B=2.0×10-3T,在 x 轴上 距坐标原点 L=0.50m 的 P 处为粒子的入射口,在 y 轴上安放接收器。现将 一带正电荷的粒子以 v=3.5×104m/s 的速率从 P 处射入磁场,若粒子在 y 轴 上距坐标原点 L=0.50m 的 M 处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电 粒子的质量为 m,电荷量为 q,不计其重力。 (1)求上述粒子的比荷 。 (2)为了在 M 处观测到按题设条件运动的上述粒子,第一象限内的磁场可以局限在一个矩形 区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。 16.(12 分)(滚动交汇考查)如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚 线右侧足够大区域存在磁场 , 磁场方向竖直向下。在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线

框,ab 边长为 l=0.2m,线框质量 m=0.1kg、电阻 R= 0.1Ω ,在水平向右的外力 F 作用下,以初速度 v0=1m/s 匀加速进入磁场,外力 F 大小随时间 t 变 化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度 B。 (2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量 q。 (3)若线框进入磁场过程中 F 做功为 WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热 Q。

答案解析 1.C 元电荷最早由密立根在实验室测得,A 错。奥斯特首先发现电流能够产生磁场,B 错。在 通电螺线管的启示下,安培提出了分子电流假说,可以较好地解释磁化、 退磁等现象,揭示了磁 现象的电本质,C 对。电磁感应现象由法拉第发现,D 错。 2.C ab 向左运动切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,ab 两端的电势差等于外电压,由于 导轨电阻不计,所以 ab 两端的电压等于 cd 两端的电压,即 Uab=Ucd;由于电流相等 ,由公式 F=BIL 可知两杆所受的安培力相等 , 因为两杆都处于平衡状态 , 所以拉力都等于安培力 , 则 F1=F2,故 C 正确,A、B、D 错误。 3.C 第 1s 内,输入电流均匀增加,变压器铁芯中磁通量的变化率时刻相同,通过灯泡的电流即 输出电流大小恒定,根据楞次定律,通过灯泡的电流方向是从下到上;同理分析,第 2s 内,通过灯 泡的电流大小恒定,但方向是从上到下,之后,电流的变化重复前面的变化,显然,通过灯泡中的 电流是交变电流,周期是 2s,选项 A、B、D 错误,C 正确,故本题答案为 C。 4.C 离子开始受到电场力作用开始向下运动,在运动过程中受洛伦兹力作用,知电场力方向

向下,则离子带正电,A 错误。根据动能定理,洛伦兹力不做功,在 A 到 B 的过程中,动能变化为 零,则电场力做功为零,A、B 两点等电势,因为该电场是匀强电场,所以 A、B 两点位于同一高 度,B 错误。 根据动能定理得,离子运动到 C 点电场力做功最大,则速度最大,C 正确。 只要将离

子在 B 点的状态与 A 点进行比较,就可以发现它们的状态(速度为零,电势能相等)相同,即离子 将在 B 右侧重现前面的曲线运动,因此,离子是不可能沿原曲线返回 A 点的,D 错误。 5.B 开始 bc 边进入磁场切割磁感线,根据右手定则可知,电流方向为逆时针,即为负方向,故

A、C 错误;bc 边进入磁场后,线圈切割磁感线的有效长度逐渐变小,由 E=BLv 可得,感应电动 势变小,故感应电流越来越小。ad 边进入磁场后,线圈切割磁感线的有效长度也是逐渐变小, 同理感应电流越来越小,故 B 正确,D 错误。 6.D 根据 qvB=m 因此 = , = · ,穿过铝板后动能减半,则 = ,穿过铝板后半径减半,则 = ,

,D 正确。

7.C 根据能量守恒定律 v0>v,金属杆运动的 v-t 图象草图如图所示。

由 v-t 图象意义可知,由于上、下过程位移大小相等,故 t1<t2-t1,即向下滑行的时间较长,A 错。 ab 上滑过程中加速度,速度都较大,安培力较大。即上滑过程中 ab 克服安培力做功较多,回路 中产生的热量较多,电阻 R 上产生的热量较多,B、D 错误。上滑过程中产生的平均感应电动 势 E1= = ,此过程通过 ab 的电荷量 q1=I1t1= ·t1= ;同理下滑过程中 ab 中通过

的电量 q2=I2(t2-t1)=

。由于两过程中 ab 扫过的面积相等,即Δ S1=Δ S2,故 q1=q2,C 正确。

8.B、C、D 电荷在电场中受电场力作用,合力不为零,不可能做匀速直线运动,A 错;若电荷的 初速度与匀强电场方向共线,电荷进入电场后做匀变速直线运动,B 对;若电荷的速度垂直于 点电荷的电场,且它所受电场力刚好提供电荷做圆周运动的向心力,则该电荷做匀速圆周运 动,C 对;若电荷垂直进入匀强电场,它做类平抛运动,是匀变速曲线运动,D 对。 9.C 、 D u=36 由 题 图 甲 可 知 , 交 流 电 的 电 压 最 大 值 为 36 V, 周 期 为 0.02s, 则 表 达 式 为

sin(100π t)(V),故 A 错误;变压器只能改变电流和电压,不能改变交流电的周期和频

率,B 错误;当滑片向下移动时,输出端电阻减小,则电流增大,R1 分压变大,后面并联电路分压变 小,电压表示数变小,通过 R2 电流减小,通过 R3 电流变大,电流表示数增大,故 C 正确;由 C 项的 分析可知,R2 两端的电压减小,电功率减小,故 D 正确。 10.A、C、D 小球下滑过程中受重力、洛伦兹力、轨道支持力,因洛伦兹力与轨道支持力均

垂直运动方向,故不影响速度大小,所以下滑时间与磁场无关,选项 A 正确;整个运动过程中只 有重力做功,机械能守恒,下滑至最低点过程中,由机械能守恒定律知,mgR= mv2,所以向左或 向右经过 D 点速度都为 ,选项 C 正确;根据机械能守恒定律知小球能滑至与 M 等高的 ,得

N 点,选项 D 正确;由 D 点受力分析及牛顿第二定律知,当向左经过 D 点时 F+FN-mg=m FN=3mg-qvB,由于不知道洛伦兹力 qvB 大小,故支持力 FN 大小不确定,故 B 错误。

11.【解析】(1)固定部分读数为 0.5mm;旋转部分读数为 40.2×0.01mm=0.402mm,总读数为 0.902mm。 (2)据题意,据电阻定律有:R=ρ 中空部分横截面积为 S=π 答案:(1)0.902 (2)管线长度 L ,还需要测量金属管线的长度 L,金属的横截面积为 S′= -S′= 。 ,

12.【解析】(1)由于要求电表上的电压从零开始变化,所以滑动变阻器要用分压连接法,且选最 大阻值较小的那个滑动变阻器;由于电压表的量程太大,所以不能直接用所给的电压表直接测 量电压,用一个定值电阻替代电压表。实验用电路图如图所示。

(2)通过定值电阻 R0 的电流为 I2-I1,A1 两端的电压等于 R0 两端的电压(I2-I1)R0,所以电流表 A1 的内阻 r1= 阻大小。 答案:(1)见解析图 (2) R0 R0。其中 I2、I1 分别为某次实验时电流表 A2、A1 的示数,R0 是定值电阻的电

13. 【解析】 如图所示,小球的平衡位置在 A 点,此时重力与电场力的合力 F 与重力的夹角为θ , 则 tanθ = θ =37°, F= = ,

小球速度最小时的位置在过平衡位置的直径的另一端 B,且 vB=0,从 B 位置到 A 位置, 由动能定理有 ×2R= m - m

代入数据得 vA=10m/s 答案:10m/s 14.【解析】(1)原、副线圈电压比等于匝数比,对升压变压器: 即 U2=5 000V 输电线的电流: I2= = = =100A = ,

损失的功率: P 额= R=20 000W

(2)降压变压器的输入电压: U3=U2-I2R=4 800V 降压变压器匝数比: = = =240∶11

答案:(1)20 000W (2)240∶11 15.【解析】(1)设粒子在磁场中的运动半径为 r。如图甲所示。

依题意 M、P 连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径,由几何关系得

r=

L

由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力,可得 qvB=m 代入数据解得 ≈5.0×107C/kg (2)如图乙所示,所求的最小矩形是 MM1P1P。

该区域面积 S=2r2 代入数据得 S=0.25m2 矩形如图乙中 MM1P1P(虚线)所示。 答案:(1)5.0×107C/kg (2)0.25m2 图见解析

16.【解析】(1)由 F-t 图象可知,当线框全部进入磁场时, F=0.2N, 线框的加速度: a= = m/s2=2m/s2,

0 时刻线框所受的安培力: F 安=BIl=

B2 l 2 v 0 , R

由图示图象可知:此时外力 F=0.3N, 由牛顿第二定律得: F-F 安=ma, 代入数据解得:B=0.5T

(2)线框进入磁场过程通过横截面电荷量: q=IΔ t, 由法拉第电磁感应定律得 E= =

B lx , Δt

由闭合电路欧姆定律得: I= , 解得电荷量:q=

Blx , R

由匀变速直线运动得: x=v0t+ at2, 代入数据解得:x=0.75m,q=0.75C (3)线框进入磁场过程,由能量守恒定律: WF=Q+ m vt=v0+at 代入数据解得:Q=0.12J。 答案:(1)0.5T (2)0.75C (3)0.12J - m ,


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