《恒定电流》、《磁场》和《电磁感应》综合练习(2)
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《恒定电流》、《磁场》和《电磁感应》综合练习(2)
3.以下关于欧姆表的说法中,不正确...
的是B A .表盘刻度是非均匀的,从零刻度开始,刻度值越大处,刻度越密 B .红表笔是与表内电源的正极相连的 [来源:学#科#网]
C .测电阻时,首先要红黑表笔直接相连,调好零点后再去测电阻
D .为了减小误差,应尽量使指针指向中间左右的刻度处
【解析】 欧姆表表盘刻度是非均匀的,刻度值越大处,刻度越密.
5.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D 形金属盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示.现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的是( D )
A .减小磁场的磁感应强度
B .减小狭缝间的距离
C .增大高频交流电压
D .增大金属盒的半径
4.如图3所示,调整电路的可变电阻R 的阻值,使电压表V 的示数增大ΔU ,在这个过程中( AD ) A .通过R 1的电流增加,增加量一定等于ΔU
R
1
B .R 2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C .通过R 的电流增加,增加量一定等于ΔU
R
D .通过R 2的电流减小,但减少量一定小于ΔU
R 2
解析:电压表的示数增加,说明可变电阻的阻值增大,路端电压增加,电路中的电流减小,R 2两端的电压减小;由欧姆定律得流过电阻R 1的电流增加量为:ΔI 1=
ΔU
R 1
,R 2两端的电压减少量等于R 1两端的电压
增加量减去路端电压的增加量,即ΔU 2=ΔU -ΔU 路<ΔU ,通过R 2的电流的减少量为:ΔI 2=ΔU 2
R 2<ΔU R 2
;通过
电阻R 的电流为:I R =I 2-I 1,I 2减小,而I 1增大,因此I R 减小.正确选项为AD.
7.如图4所示,质量为m 、带电荷量为+q 的P 环套在固定的水平长直绝缘杆上,整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中,磁感应强度大小为B .现给环一向右的初速度v 0(v 0>mg qB
),则( AD )
A .环将向右减速,最后匀速
B .环将向右减速,最后停止运动
C .从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是1
2
m v 02
D .从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是12m v 02-12m (mg qB
)2
图5
解析:由题意可知q v 0B >mg ,受力分析如图5所示.水平方向物体做减速运动,f =μF N =μ(q v B -mg ),当q v B =mg ,即v =mg qB
时,F N =0,之后物体做匀速直线运动,选项A 、D 正确而B 、C 错误.
8.如图6所示,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时,穿过此区域的时间为t ;若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B ,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了π/3,根据上述条件可求得的物理量为( CD )
A .带电粒子的初速度
B .带电粒子在磁场中运动的半径
C .带电粒子在磁场中运动的周期
D .带电粒子的比荷
解析:设圆柱形区域的半径为R ,粒子的初速度为v 0,则v 0=2R
t
,由于R 未知,无法求出带电粒子的初速
度,选项A 错误;若加上磁场,粒子在磁场中的轨迹如图7所示,设运动轨迹半径为r ,运动周期为T ,则T =
2πr
v 0
,速度方向偏转了π/3,由几何关系得,轨迹圆弧所对的圆心角θ=π/3,r =3R ,联立以上式子得T =3πt ;由T =2πm /qB 得q /m =23Bt
,故选项C 、D 正确;由于R 未知,无法求出带电粒子在磁场
中做圆周运动的半径,选项B 错误.
3.(2010·四川高考)如图3所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,
两相同的金属导体棒a 、b 垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F 作用在a 的中点,使其向上运动.若
b 始终保持静止,则它所受摩擦力可能( AB )
A .变为0
B .先减小后不变
C .等于F
D .先增大再减小
解析:a 导体棒在恒力F 作用下加速运动,闭合回路中产生感应电流,导体棒b 受到安培力方向应沿斜面向上,且逐渐增大.最后不变,所以b 导体棒受摩擦力可能先减小后不变,可能减小到0保持不变,也可能减小到0然后反向增大最后保持不变.所以选项A 、B 正确,C 、D 错误
4.(2010·全国卷Ⅱ)如图4,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b 和下边界d 水平.在竖直面内有一矩形金
属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a 开始下落.已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时,线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ,则( D )
A .F d >F c >F b
B .F c <F d <F b
C .F c >F b >F d
D .F c <F b <F d
解析:由于线圈上下边的距离很短,线圈完全在磁场中运动的距离近似等于磁场高度,则在磁场中不受安培力作用向下运动距离大于ab 间距,可知线圈到达d 时的速度大于刚进磁场(即经过b 点)时的速度,
由F =B 2L 2v R
可知线圈在d 点受磁场力最大,在经过c 处时不受磁场力,本题只有选项D 正确.
11.如图,半径为r 的金属圆环绕通过直径的轴OO ′以角速度ω匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B ,以金属环的平面与磁场方向重合时开始计时,求在转动30°角的过程中,环中产生的感应电动势为_____.
解析:ΔΦ=Φ2-Φ1=BS sin30°-0=12B πr 2
.
又Δt =θω=π/6
ω=π/(6ω)
所以E =ΔΦΔt =12B πr 2
π/(6ω)
=3B ωr 2
.
13. (12分)一个小灯泡上标有“6V ,0.2A”字样,现要描绘该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材供选用:A .电
压表(0~5V ,内阻1.5kΩ) B .电压表(0~10V ,内阻3.0kΩ)
C .电流表(0~0.3A ,内阻2.0Ω)
D .电流表(0~0.6A ,内阻1.0Ω)
E .滑动变阻器(10Ω,2A )
F .滑动变阻器(100Ω,0.5A )
G .学生电源(直流9V ),还有开关、导线等.
①实验中所用的电压表应选_________,电流表应 选_________,滑动变阻器应选_________.
②在下面方框中画出实验电路图,要求电压从0开始测量. ③将实物按你所选择的电路连接起来。
13.(1)B (2分) C (2分) E (2分) (2)外接法 分压式 (2分)(3)实物连线略(2分) 16. (16分) 如图所示,一个质量为m =2.0×10-11
kg , 电荷量q = +1.0×10-5C 的带电微粒(重力忽略不计), 从静止开始经U 1=100V 电压加速后,水平进入两平行金 属板间的偏转电场,偏转电场的电压U 2=100V 。
金属板 长L =20cm ,两板间距d =3
10
cm 。
求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度v 0大小; (2)微粒射出偏转电场时的偏转角θ;
(3)若该匀强磁场的宽度为D =10cm ,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B 至少多大?
16.(17分) 解:(1)微粒在加速电场中由动能定理得:
qu 1=mv 02
/2 ① 解得v 0=1.0×104m/s ……3分
(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动,有: a=qu 2/md ,v y =at=aL/ v 0 ……2分 飞出电场时,速度偏转角的正切为:
tan θ=v y /v 0=U 2L/2dU 1=1/(3)1/2
② 解得 θ=30o ……3分 (3)进入磁场时微粒的速度是: v=v 0/cos θ ③……2分 轨迹如图,由几何关系有:θsin r r D += ④ ……2分
洛伦兹力提供向心力: Bqv=mv 2/r ⑤
由③~⑤联立得: B=mv 0(1+sin θ)/qDcos θ 代入数据解得: B =31/2/5=0.346T ……2分
所以,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B 至少为0.346T 。