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周三限时训练1219
高三7-10班周三限时训练
命题人:
李建辉审核:
高彦辉使用时间:
2017.12.20
1.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是
A.a、b、c的N极都向纸里转
B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转
D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转
2.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东方向电流的直导线,则此导线
A.受到由南向北的安培力B.受到由西向东的安培力
C.受到竖直向上的安培力D.受到竖直向下的安培力
3.如图所示,竖直线MN∥PQ,MN与PQ间距离为a,其间存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,O是MN上一点,O处有一粒子源,某时刻放出大量速率均为v(方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子重力及粒子间的相互作用力不计),已知沿图中与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场,则粒子在磁场中运动的最长时间为:
A.
B.
C.
D.
4.产生感应电流的条件,以下说法中正确的是
A.闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定会有感应电流
B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定会有感应电流
C.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定不会产生感应电流
D.穿过闭合电路的磁通量发生了变化,闭合电路中一定会有感应电流
5.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A,导线与螺线管垂直.A中的“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里.电键S闭合前、后,绝缘线对导线A的作用力大小的变化情况是:
A.增大B.减小C.不变D.不能确定
7.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。
现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是
A.从a到b,上极板带正电B.从b到a,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电D.从a到b,下极板带正电
8.如图所示,边长为L,匝数为N的正方形线圈abcd位于纸面内,线圈内接有电阻值为R的电阻,过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁场的磁感应强度为B.当线圈转过90°时,通过电阻R的电荷量为
A.
B.
C.
D.
9.如图所示,在两根平行长直导线中,通以方向相同、大小相等的恒定电流.一个小线框在两导线平面内,从靠近右边的导线内侧沿着与两导线垂直的方向匀速向左移动,直至到达左边导线的内侧.在这移动过程中,线框中的感应电流方向
A.沿abcda不变B.沿dcbad不变
C.由abcda变为dcbadD.由dcbad变为dcbad
10.10.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是( )
A.增大匀强电场间的加速电压
B.增大磁场的磁感应强度
C.减小狭缝间的距离
D.增大D形金属盒的半径
11.下列说法正确的是( )
A.安培力对通电导线做功,但洛伦兹力对运动电荷不做功
B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
C.把一小段通电导线放在磁场中某点,磁场对导线的磁场力F与导线长度L和电流强度I乘积的比值,叫做该点的磁感应强度
D.把一检验电荷放在电场中某点,电场对电荷的电场力F与电荷电量q的比值,叫做该点的电场强度
12.一长方形金属块放在匀强磁场中,将金属块通以电流,磁场方向和电流方向如图所示,则在金属块上下表面M、N上()
A.M集聚了电子B.M集聚了正电荷
C.N集聚了电子D.N集聚了正电荷
6.如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿abcda的感应电流为正,则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( )
A.
B.
C.
D.
13.如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻忽略不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg,电阻均为2Ω.ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5J,已知细绳能承受的最大拉力为5N.求细绳被拉断时:
(g=10m/s2,sin37°=0.6)
(1)ab棒中的电流;
(2)cd棒的速度;(3)cd棒下滑的距离.
14.如图所示,一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上,导轨间距L=0.2m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻,右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道。
水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0T。
一根质量m=0.4kg,电阻r=0.1Ω的金属棒ab垂直放置于导轨上,在水平向右的恒力F作用下从静止开始运动,当金属棒通过位移x=9m时离开磁场,在离开磁场前已达到最大速度。
当金属棒离开磁场时撤去外力F,接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度h=0.8m处。
已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,导轨电阻不计,棒在运动过程中始终与轨道垂直且与轨道保持良好接触,取g=10m/s2。
求:
(1)金属棒运动的最大速率v;
(2)金属棒在磁场中速度为
时的加速度大小;
(3)金属棒在磁场区域运动过程中,电阻R上产生的焦耳热。
附加题15.如图所示,一面积为S的单匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合电路,不计圆形金属线圈及导线的电阻。
线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场Bt,电阻R两端并联一对平行金属板M、N,两板间距为d,N板右侧xOy坐标系(坐标原点O在N板的下端)的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OA和y轴的夹角∠AOy=45°,AOx区域为无场区。
在靠近M板处的P点由静止释放一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),经过N板的小孔,从点Q(0,L)垂直y轴进入第一象限,经OA上某点离开磁场,最后垂直x轴离开第一象限。
求:
(1)平行金属板M、N获得的电压U;
(2)粒子到达Q点时的速度大小;
(3)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B;
(4)粒子从P点射出至到达x轴的时间。
高三7-10班周三限时训练答题纸高三班姓名考号
13.
14.
参考答案
1.B
【解析】试题分析:
圆环带有负电荷,圆环顺时针转动时,产生的等效电流方向沿逆时针方向;由安培定则可知,a、c所在处磁场垂直于纸面向里,b处磁场垂直于纸面向外,故a、c处的小磁针的N极朝纸内转动,b处小磁针的N极朝纸外转动,故B正确,ACD错误;故选B.
【点睛】正电荷的定向移动方向是电流的方向,负电荷的定向移动方向与电流方向相反;在磁场中,小磁针静止时N极所指的方向是磁场的方向;由安培定则判断出a、b、c、d各处磁场方向,然后确定小磁针的转动情况.
2.C
【解析】赤道上空地磁场的方向由南向北,根据左手定则:
伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向北穿过手心,则手心朝南.四指指向电流方向,则由西向东,拇指指向安培力方向:
竖直向上.故选C.
点睛:
本题考查左手定则的应用能力,关键要了解地磁场的分布情况:
地磁场的北极在地球的南极附近,地磁场的南极在地球的北极附近.
3.C
【解析】当速度方向与MN夹角θ=60°时,粒子恰好垂直PQ方向射出磁场,所以,粒子运动的半径
由粒子在磁场中运动,洛伦兹力作向心力可得
,解得
①;
当θ=0°时,如图所示,可知粒子打在PQ上的位置为O点水平线上方
处;
当θ增大时,粒子打在PQ上的位置下移,知道粒子的运动轨迹与PQ相切时,如图所示,可知粒子打在PQ上的位置为O点水平线下方
处;
当θ继续增大直到180°,粒子的运动轨迹与PQ不相交,直接从MN上射出,且在MN上的出射点不断上移直到O点,所以,若只改变粒子速度方向,使θ角能在0°至180°间不断变化,则PQ边界上有粒子射出的区间长度为
;若只改变粒子速度方向,使θ角能在0°至180°间不断变化,则粒子运动半径不变,那么粒子运动周期不变,所以,粒子在磁场中运动的轨迹所对应的弦长越长,则粒子在磁场中运动的越长,由D的分析可知,当粒子的出射点在PQ上时,粒子的弦长可取[a,2a]的任意值;当粒子的出射点在MN上时,粒子的弦长可取
的任意值;所以,粒子运动轨迹的弦长最大可取
,此时对应的中心角φ=120°,所以联立①式子可知,粒子在磁场中运动的最长时间
,故C正确.
4.D
【解析】位于磁场中的闭合线圈,只有磁通量发生变化,才一定会产生感应电流.故A错误.闭合电路在磁场中作切割磁感线运动,而闭合电路中磁通量却没有变化,则闭合电路中就没有感应电流.故B错误.穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中磁通量的变化率最大,故产生感应电流.故C错误.穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化,磁通量一定发生变化,则闭合电路中就有感应电流.故D正确.故选D.
【点睛】感应电流产生的条件细分有两点:
一是电路要闭合;二是穿过电路的磁通量发生变化,即穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化.
5.A
【解析】通电前绝缘绳只受导线的重力,通电后,首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向应该是水平向右.再根据左手定则判断可以知道:
A受到通电螺线管磁场的作用力的方向:
竖直向下,此时绝缘绳受到向下的重力和安培力,故绝缘线对导线A的作用力变大.故A正确
综上所述本题答案是:
A
7.B
【解析】当磁铁N极向下运动时,导致向下穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可得,感应磁场方向与原来磁场方向相反,再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下,由于线圈相当于电源,线圈下端相当于电源正极,则流过R的电流方向是从b到a,对电容器充电,下极板带正电,故B正确,ACD错误.故选B.
点睛:
此时线圈相当于电源,则外电路的电流方向是从正极到负极,而内电路则是从负极到正极.同时电容器在充电时电压随着电量增加而增大.
8.B
【解析】当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时,磁通量为:
,根据
,故B正确,ACD错误;故选B.
点睛:
本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力.对于公式Φ=BS,要懂得S的意义:
有效面积,即有磁感线穿过的面积.
9.B
【解析】根据安培定则和磁场的叠加原理判断得知,在中线右侧磁场向外,左侧磁场向里.当导线框位于中线右侧运动时,磁场向外,磁通量减小,根据楞次定律可知,感应电流方向为adcba;
当导线框经过中线,磁场方向先向外,后向里,磁通量先减小,后增加,根据楞次定律,可知感应电流方向为adcba;当导线框位于中线左侧运动时,磁场向里,磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流方向为adcba.故选B.
10.BD
【解析】根据洛伦兹力提供向心力
,解得:
,则动能为:
,知动能与加速的电压无关,狭缝间的距离无关,与磁感应强度大小和D形盒的半径有关,增大磁感应强度和D形盒的半径,可以增加粒子射出时的动能,故BD正确,AC错误。
11.AD
【解析】因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向,所以洛伦兹力对运动电荷一定不做功,安培力垂直通电导线,导线的运动方向可以与速度平行,所以安培力可以做功,故A正确;当运动电荷速度方向与磁场方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,运动的电荷在某处不受洛伦兹力的作用,该处磁感应强度不为零,故B错误;当通电导线垂直放入磁场中时,磁场对导线的磁场力F与导线长度L和电流强度I乘积的比值,叫做该点的磁感强度,故C错误;把一检验电荷放在电场中某点电场对电荷的电场力F与电荷电量q的比值叫做该点的电场强度,故D正确。
所以AD正确,BC错误。
12.AD
【解析】电子从右向左运动,根据左手定则,电子向上偏转,上表面得到电子带负电,下表面失去电子带正电,所以M集聚了电子,N集聚了正电荷,故A、D正确,B、C错误;
故选AD。
6.D
【解析】试题分析:
分段确定线框有效的切割长度,分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系.线框的电阻一定,感应电流与感应电动势成正比.
解:
bC边的位置坐标x在L﹣2L过程,线框bc边有效切线长度为l=x﹣L,感应电动势为E=Blv=B(x﹣L)v,感应电流i=
=
,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→b→c→d→a,为正值.
x在2L﹣3L过程,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a,为负值,线框ad边有效切线长度为l=x﹣2L,感应电动势为E=Blv=B(x﹣2L)v,感应电流i=﹣
=﹣
,根据数学知识知道C正确.
故选C
【点评】本题关键确定线框有效切割长度与x的关系,再结合数学知识选择图象.
13.
(1)1A
(2)6m/s (3)4m
【解析】
(1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,Fm cos37°=mgsin37°+BIabL
代入数据解得,Iab=1A
(2)分析电路可知,Iab=IR,Icd=Iab+IR=2A
根据闭合欧姆定可得,BLv=Icd(Rcd+
)
联立可得,v=6 m/s
(3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,
Qab=
t=I2Rabt,QR=
t=I2Rt
代入数据解得,Qab=QR=0.5J,Qcd=(2I)2Rcdt=4I2Rabt=2J
由能量守恒得,mgssin37°=
mv2+Qab+Qcd+QR
解得s=4m
点睛:
本题为电磁感应与力学综合的题目,根据受力平衡求出安培力,从而得出电流,再根据闭合电路欧姆定律得出电动势,从而得出cd棒的速度大小.cd棒的运动为变速运动,根据能量守恒去求cd棒下滑的距离.
14.
(1)
(2)2m/s2(3)
【解析】
(1)金属棒从出磁场到达弯曲轨道最高点,根据机械能守恒定律,
解得:
(2)金属棒在磁场中做匀速运动时,设回路中的电流为I,
则
由平衡条件可得:
金属棒速度为
时,设回路中的电流为
,则
由牛顿第二定律得
解得a=2m/s2
(3)设金属棒在磁场中运动过程中,回路中产生的焦耳热为Q,
根据功能关系:
则电阻R上的焦耳热:
解得:
15.
(1)M、N两板间的电压为U=kS
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1)根据法拉第电磁感应定律,闭合线圈产生的感应电动势为:
因平行金属板M、N与电阻并联,故M、N两板间的电压为:
(2)带电粒子在M、N间做匀加速直线运动,有
所以:
(3)带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示,
有
由几何关系可得:
联立以上各式得:
(4)粒子在电场中做匀加速直线运动,则有
根据牛顿第二定律得:
粒子在磁场中,有
粒子在第一象限的无场区中,有
由几何关系得:
s=r
粒子从P点射出到到达x轴的时间为:
联立以上各式可得:
综上所述本题答案是:
(1)
;
(2)
;
(3)
;(4)
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