届高考人教物理二轮专题冲刺电学近代物理练习题.docx
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届高考人教物理二轮专题冲刺电学近代物理练习题
2020届高考人教物理二轮专题冲刺:
电学、近代物理练习附答案
专题:
电学、近代物理
一、选择题
1、(2019·全国卷Ⅲ)
[多选]如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。
则( )
A.a点和b点的电势相等
B.a点和b点的电场强度大小相等
C.a点和b点的电场强度方向相同
D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
解析:
选BC b点距q近,a点距-q近,则b点的电势高于a点的电势,故A错误。
如图所示,a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强。
其中E1∥E3,E2∥E4,且知E1=E3,E2=E4,故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同,B、C正确。
由于φa<φb,负电荷从低电势移至高电势过程中,电场力做正功,电势能减少,故D错误。
2、如图所示,总质量为m,边长为L的正方形线圈共3匝,放置在倾角为α的光滑斜面上,刚好关于磁场边界MN对称,MN上方存在匀强磁场。
若线圈通以图示方向的恒定电流I后刚好在斜面上保持静止,重力加速度为g,则( )
A.磁场方向可以竖直向下,且B=
B.磁场方向可以竖直向上,且B=
C.磁场方向可以垂直斜面向下,且B=
D.磁场方向可以水平向左,且B=
解析:
选C 当磁场方向竖直向下时,由平衡条件得3BIL=mgtanα,则B=
,选项A错误;当磁场方向竖直向上时,由受力分析可知线圈不会静止,选项B错误;当磁场方向垂直斜面向下时,由平衡条件得3BIL=mgsinα,则B=
,选项C正确;当磁场方向水平向左时,由受力分析可知线圈不会静止,选项D错误。
3、与一般吉他靠箱体的振动发声不同,电吉他靠拾音器发声.如图所示,拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成.磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性,即琴弦也产生自己的磁场.当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流,并最终还原为声音信号.下列说法中正确的是( D )
A.若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作
B.换用尼龙材质的琴弦,电吉他仍能正常工作
C.琴弦振动的过程中,线圈中电流的方向不会发生变化
D.拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号
解析:
若磁体失去磁性,则无法产生电磁感应,因此电吉他不能正常工作,故选项A错误;电吉他若使用尼龙材质的琴弦,则不会被磁化,不能产生电磁感应,故选项B错误;琴弦振动的过程中,线圈中产生感应电流的大小和方向均是变化的,故选项C错误;电吉他是根据电磁感应原理工作的,拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号,故选项D正确.
4、
如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场。
若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。
不计重力及带电粒子之间的相互作用。
则v2∶v1为( )
A.
∶2B.
∶1
C.
∶1D.3∶
解析:
选C 由于是相同的粒子,粒子进入磁场时的速度大小相同,由qvB=m
可知,R=
,即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。
若粒子运动的速度大小为v1,如图所示,通过旋转圆可知,当粒子在磁场边界的出射点A离P点最远时,则AP=2R1;同样,若粒子运动的速度大小为v2,粒子在磁场边界的出射点B离P点最远时,则BP=2R2,由几何关系可知,R1=
,R2=Rcos30°=
R,则
=
=
,C项正确。
5、下面四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( C )
A.图甲:
卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子
B.图乙:
用中子轰击铀核使其发生聚变,链式反应会释放出巨大的核能
C.图丙:
玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的
D.图丁:
汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
解析:
题图甲:
卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出了原子的核式结构模型,故A错误.题图乙:
用中子轰击铀核使其发生裂变,裂变反应会释放出巨大的核能,故B错误.题图丙:
玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,故C正确.题图丁:
汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构,天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构,故D错误.
6、
现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为( )
A.11 B.12
C.121D.144
解析:
选D 带电粒子在加速电场中运动时,有qU=
mv2,在磁场中偏转时,其半径r=
,由以上两式整理得:
r=
。
由于质子与一价正离子的电荷量相同,B1∶B2=1∶12,当半径相等时,解得:
=144,选项D正确。
7、如图所示电路中,GMR为一个磁敏电阻,它的阻值随所处空间磁场的增强而增大,电源内阻不可忽略.小灯泡电阻恒定,闭合开关S1和S2后,在滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法正确的是( D )
A.L1、L2、L3都变暗
B.L1、L2、L3都变亮
C.L1变暗,L2变亮,L3变暗
D.L1变亮,L2变暗,L3变亮
解析:
滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,左侧电路的电流变小,电磁铁磁性变弱,GMR的阻值变小,右侧电路的总电阻变小,干路的电流I变大,L3变亮,路端电压U=E-Ir变小,L2的电压U2=U-IRL3变小,灯L2变暗;通过L2的电流变小,通过L1的电流I1=I-I2变大,L1变亮.
8、
[多选]如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。
下列说法正确的是( )
A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶
D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
∶
∶1
解析:
选BC 由安培定则可判断出L2在L1处产生的磁场(B21)方向垂直L1和L2的连线竖直向上,L3在L1处产生的磁场(B31)方向垂直L1和L3的连线指向右下方,根据磁场叠加原理,L3和L2在L1处产生的合磁场(B合1)方向如图甲所示,根据左手定则可判断出L1所受磁场作用力的方向与L2和L3所在平面平行,选项A错误;同理,如图乙所示,可判断出L3所受磁场(B合3)作用力的方向(竖直向上)与L1、L2所在平面垂直,选项B正确;同理,如图丙所示,设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B,根据几何知识可知,B合1=B,B合2=B,B合3=
B,由安培力公式F=BIL可知L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶
,选项C正确,D错误。
9、如图所示,质量为m=0.04kg、边长l=0.4m的正方形线框abcd放置在一光滑绝缘斜面上,线框用一平行斜面的细绳系于O点,斜面的倾角为θ=30°;线框的一半处于磁场中,磁场的磁感应强度随时间变化的关系为B=2+0.5t(T),方向垂直于斜面;已知线框电阻为R=0.5Ω,重力加速度取g=10m/s2.下列说法中正确的是( C )
A.线框中的感应电流方向为abcda
B.t=0时,细线拉力大小为F=0.2N
C.线框中感应电流大小为I=80mA
D.经过一段时间t,线框可能拉断细绳向下运动
解析:
由楞次定律可知线框中的感应电流方向为adcba,故选项A错误;感应电动势E=
=
(
l2)=0.04V,由闭合电路欧姆定律,可知线框中感应电流大小为I=
=0.08A=80mA,由平衡条件可知FT+BIl=mgsinθ,t=0时,B=2T,解得FT=0.136N,故选项B错误,C正确;经过一段时间t,安培力BIl可能大于mgsinθ,所以线框可能沿斜面向上运动,故选项D错误.
10、[多选]如图所示,在空间内有垂直纸面向里的匀强磁场,质子和某种粒子从磁场下边界MN上的O点以相同的速度v0(v0在纸面内,v0与MN的夹角θ为锐角)射入磁场中,发现质子从边界上的F点离开磁场,另一粒子从E点离开磁场。
已知
=2d,
=d,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。
下列说法正确的是( )
A.从E点飞出的可能是α粒子
B.从E点飞出的可能是氚核
C.两种粒子在磁场中的运动时间相等
D.两种粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角相等
解析:
选BD 设质子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r1,另一种粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r2,两种粒子的运动轨迹如图所示,则由几何关系可知,d=2r1sinθ,3d=2r2sinθ,两式联立可解得r2=3r1,由洛伦兹力提供向心力可得r1=
,另一种粒子的半径r2=
,可得
=3
,故从E点飞出的可能是氚核,选项A错误,B正确;由几何知识可知,两粒子在磁场中运动时,转过的圆心角均为α=2(π-θ),故选项D正确;根据T=
可知两种粒子的周期不同,由t=
T可知,两粒子在磁场中的运动时间不相等,选项C错误。
11、铀核(
U)经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核(
Pb).关于该过程,下列说法正确的是( B )
A.m=5
B.n=4
C.铀核(
U)的比结合能比铅核(
Pb)的比结合能大
D.铀核(
U)的衰变过程的半衰期与温度和压强有关
解析:
设发生m次α衰变,n次β衰变,衰变方程为
U→
Pb+mα+nβ,则:
235=207+4m,解得m=7,又92=82+7×2-n,得:
n=4,故A项错误,B项正确;组成原子核的核子越多,它的结合能就越高.原子核的结合能与核子数之比,称为比结合能,比结合能越大,原子核越稳定,所以铀核(
U)的比结合能比铅核(
Pb)的比结合能小,故C项错误;铀核(
U)的衰变过程的半衰期与温度和压强无关,由原子核内部因素决定,故D项错误.
12、[多选]如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )
A.小球可能带正电
B.小球做匀速圆周运动的半径为r=
C.小球做匀速圆周运动的周期为T=
D.若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期变大
解析:
选BC 小球在竖直平面内做匀速圆周运动,故重力等于电场力,洛伦兹力提供向心力,所以mg=qE,由于电场力的方向与场强的方向相反,故小球带负电,故A错误;由于洛伦兹力提供向心力,故有qvB=
,解得r=
,又由于qU=
mv2,解得v=
,所以r=
=
,故B正确;由于洛伦兹力提供向心力做圆周运动,故有运动周期T=
=
=
,故C正确;显然运动周期与加速电压无关,电压U增大时,小球做匀速圆周运动的周期不变,故D错误。
二、非选择题
电源是把其他形式的能转化为电势能的装置.我们通常使用的电源有交流、直流之分.
(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机.如图甲所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动.当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的.用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路.已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为ω,发电机内阻为r1.求电源电动势E,并判断通过电阻R的电流方向.
(2)如图乙所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,两个电刷分别压在滑环上.线圈ab边长为L1,bc边长为L2,总电阻为r2.线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速转动.用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路,回路中其他电阻不计.请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值Em,并推导此最大值的表达式.
(3)若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比.
答案:
(1)
Bωa2 从b到a
(2)与磁场方向平行 nBL1L2ω (3)
解析:
(1)圆盘产生的感应电动势为E=Ba
其中
=
ωa 故E=
Bωa2
根据右手定则可判断,流过电阻R的电流方向为从b到a
(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大,设此时ab、cd边的线速度大小为v,对单匝线圈,ab边产生的感应电动势为E1=BL1v
cd边产生的感应电动势为E2=BL1v
n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)=2nBL1v
由于v=ωr=ω
故Em=2nBL1ω·
=nBL1L2ω
(3)直流发电机为电阻供电时,有
U1=
E=
交流发电机为电阻供电时,有
U2=
·
Em=
故
=
2=
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- 高考 物理 二轮 专题 冲刺 电学 近代 练习题
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