最新高二电磁场交流电高考试题整理 精品.docx

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高二电磁场交流电高考试题

一、选择题

1、如图所示，有两根和水平方向成。

角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为及一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。

经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度几，则（）

（A）如果B增大，vm将变大

（B）如果α变大，vm将变大

（C）如果R变大，vm将变大

（D）如果m变小，vm将变大

2、如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。

当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。

则（）

（A）由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

（B）由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

（C）如果断开B线圈的电键S2，无延时作用

（D）如果断开B线圈的电键S2，延时将变长

3、在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。

取坐标如图。

一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。

不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是（）

（A）E和B都沿x轴方向

（B）E沿y轴正向，B沿z轴正向

（C）E沿z轴正向，B沿y轴正向

（D）E、B都沿z轴方向

4、离输电线的示意图如下：

若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）

（A）升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关

（B）输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数比决定

（C）当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大

（D）升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

5、如图4所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；s为以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金屑环相连，一端与a点良好接触。

当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻（）

A.有电流通过电流表，方向由c→d;作用于ab的安培力向右

B．有电流通过电流表，方向由c→d;作用于ab的安培力向左

C.有电流通过电流表，方向由d→c；作用于ab的安培力向右

D.无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零

6、粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。

现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是（）

A.B.C.D.

7、如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右）．则（）

（A）导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

（B）导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

（C）导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

（D）导线框进入磁场时．受到的安培力方向水平向左

8、两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（）

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速增大

C．A可能带负电且转速减小

二、计算题

9、半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计

（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。

（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O’以OO’为轴向上翻转90º，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt＝（4/Ω）T/s，求L1的功率。

10、如图所示，半径为R、单位长度电阻为

的均匀导电圆环固定在水平面上，圆环中心为O。

匀强磁场垂直水平方向向下，磁感强度为B。

平行于直径MON的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动。

杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好。

某时刻，杆的位置如图，

aob=2

，速度为v。

求此时刻作用在杆上的安培力的大小。

11、串列加速器是用来产生高能离子的装置。

图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。

现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达ｂ处时，可被设在ｂ处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。

这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。

已知碳离子的质量为m=2.0×10-26kg，U=7.5×118V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C，求R。

12、如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20m。

有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s。

一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直。

在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。

13、如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。

导轨OAC的形状满足

（单位：

m）。

磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。

一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。

求：

⑴外力F的最大值；⑵金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；⑶在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。

14、如图，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为

，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2,两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为μ，已知：

杆1被外力拖动，以恒定的速度v0沿导轨运动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速度沿导轨运动，导轨的电阻可忽略，求此时杆2克服摩擦力做功的功率。

15、如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×118V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．

（1）熔丝的熔断电流是多大?

（2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大?

16、如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离

处，有一个点状的

放射源S，它向各个方向发射

粒子，

粒子的速度都是

，已知

粒子的电荷与质量之比

，现只考虑在图纸平面中运动的

粒子，求ab上被

粒子打中的区域的长度。

17.（16分）汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，（O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2（如图所示）．

（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。

（2）推导出电子的比荷的表达式

18、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻不计；均匀磁场竖直向下。

用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。

当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如右下图。

（取重力加速度g=9.8m/s2）

（1）金属杆在匀速运动之前做作什么运动？

（2）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5，磁感应强度B为多大？

（3）由v－F图线的截距可求得什么物理量？

其值为多少？

19、如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。

一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝

处的P3点。

不计重力。

求

（l）电场强度的大小。

（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。

（3）磁感应强度的大小。

参考答案

一、选择题

1、B、C2、B、C3、A、B4、C5、A6、B7、D8、BC

二、计算题

9、解：

（1）ε1＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V①

I1＝ε1/R＝0.8/2＝0.4A②

（2）ε2＝ΔФ/Δt＝0.5×πa2×ΔB/Δt＝0.32V③

P1＝（ε2/2）2/R＝1.28×102W④

评分标准：

全题13分．第

（1）小题6分，第

（2）小题7分。

其中

（1）正确得出①式得3分，得出②式得3分；

（2）得出③式4分，得出④式得3分。

10、[答案]：

F=

11、设碳离子到达b处时的速度为v1，从c端射出时的速度为v2。

由能量关系得：

mv12=eU①

mv22=mv12+neU②

进入磁场后，碳离子做圆周运动，R=mv2/Bne③

得：

=0.75m④

12、用a表示金属杆的加速度。

在t时刻，金属杆与初始位置的距离L=at2①

此时杆的速度v=at②

这时，杆与导轨构成的回路的面积S=Ll③

回路中的感应电动势

④

回路总电阻R=2Lr0⑤

回路感应电流I=E/R⑥

作用于杆的作用力F=BlI⑦

由①②③④⑤⑥⑦解得⑩　　

带入数据得F=1.44×10-3N

13、⑴金属棒匀速运动，F外=F安=BIL=B2L2v/R总①

Lmax=2sin90°=2m②

R总=8/3Ω③

故Fmax=0.3N

⑵P1=E2/R1=1W

⑶金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化

④

且x=vt⑤E=BLv⑥

故

14、解法一：

设杆2的运动速度为v，由于两杆运动时，两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化，产生感应电动势

①

感应电流

②

杆2作匀速运动，它受到的安培力等于它受到的摩擦力，

③

导体杆2克服摩擦力做功的功率

④

解得

⑤

解法二：

以F表示拖动杆1的外力，以I表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流，达到稳定时，对杆1有

①

对杆2有

②

外力F的功率

③

以P表示杆2克服摩擦力做功的功率，则有

④

由以上各式得

⑤

15、参考解答：

16、参考解答：

粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，

用R表示轨道半径，有

①

由此得

代入数值得R=10cm

可见，2R>l>R.

因朝不同方向发射的

粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P1就是

粒子能打中的左侧最远点。

为定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1。

②

再考虑N的右侧。

任何

粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P2点，此即右侧能打到的最远点.

由图中几何关系得

③

所求长度为

④

代入数值得P1P2=20cm⑤

1式3分，②③式各5分，④式1分，⑤式3分

17、参考解答：

18、参考解答：

19、

（1）粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示。

设粒子从P1到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有

qE＝ma①

v0t＝2h②

③

由①、②、③式解得

④

（2）粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0，以v1表示速度沿y方向分量的大小，v表示速度的大小，θ表示速度和x轴的夹角，则有

⑤

⑥

⑦

由②、③、⑤式得

v1＝v0⑧

由⑥、⑦、⑧式得

⑨

⑩

（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律

⑾

r是圆周的半径。

此圆周与x轴和y轴的交点分别为P2、P3。

因为OP2＝OP3，θ＝45o，由几何关系可知，连线P2P3为圆轨道的直径，由此可求得

r＝

⑿

由⑨、⑾、⑿可得

⒀