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江西省宁都中学11-12学年下学期高二选修一电流、磁场、电磁感应综合练习2

上传时间: 2014-08-22

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 宁都中学11-12学年下学期高二

电流、磁场、电磁感应综合练习2
满分150分,考试时间120分钟。
第1卷(选择题共40分)
一、本题共10小题;每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确。有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分。有选错或不答的得0分。
1.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应。它的控制电路中接入了哪几种传感器
A.温度传感器                     B.光传感器
C.声音传感器                     D.热传感器
2.下列关于等势面的说法正确的是
电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功
等势面上各点的场强相等
点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇球面
匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面
3.在电磁感应现象中,下列说法正确的是
A.感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B.闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C.闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动,一定产生感应电流
D.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化
4.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少了2Wb,则
A.线圈中感应电动势每秒增加2V
B.线圈中感应电动势每秒减少2V
C.线圈中无感应电动势
D.线圈中感应电动势大小不变
5.如图所示L为电感线圈,C为电容,A、B为两只相同的灯泡,将他们接在电压为U的交流电源上,两灯泡的亮度相同,若保持电源电压不变,而将电源频率增大,下列关于两灯泡发光情况说法正确的是       
灯泡亮度不变 
A灯泡亮度不变,B灯泡变亮
A灯泡变暗,B灯泡变亮
A灯泡变亮,B灯泡变暗
6.如图是某交流发电机产生的交变电流的图像,根据图像可以判定
此交变电流的频率为5Hz
此交变电流的周期为0.1s
将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上,灯泡可以正常发光
图像上对应的0.15s时刻,发电机中的线圈刚好转至中性面
 
 
 
7.经过精确校准的电压表V1和V2,分别用来测定如图所示电路中R两端a、b间的电压,读数依次为12.7V和12.3V,则
A.a、b间的实际电压应大于12.7V 
B.a、b间的实际电压应小于12.3V
C.电压表V1的内阻大于V2的内阻     
D.电压表V1的内阻小于V2的内阻
8.关于场强的三个公式①②③的适用范围,下列说法正确的是
三个公式都只能在真空中适用
B.公式②能在真空中适用,公式①和③在真空中和介质中都适用
C.公式②和③能在真空中适用,公式①在真空中和介质中都适用
D.公式①适用于任何电场,公式②只适用于点电荷形成的电场,公式③只适用于匀强电场
9.把六个相同灯泡接成如图所示的电路,调节变阻器R使两电路中的灯均正常发光,则两个电源输出的总功率P甲、P乙的关系是(图中两个电源相同)
A.P甲= P乙                 B. P甲=3 P乙
C.P甲 >3 P乙              D. P甲< 3 P乙
 
 
 
10.在磁场中的同一位置,先后放入长度相等的两根直导线 a 和b,a、b导线的方向均与磁场方向垂直,但两根导线中的电流大小不同,下列图象中表示出导线所受的磁场力F与通过导线电流强度I的关系。a、b各自有一组F、I的数据,在图象中各描出一个点.下列图象中正确的是
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
第Ⅱ卷(非选择题 共110分)
二、实验题,本题共2小题,共22分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。
11.(11分)待测电阻的阻值约有100-200Ω之间,额定功率约为0.25W,用伏安法测其电阻伏安特性曲线,现有如下器材  A、毫安表量程50mA,内阻20Ω  B、电流表量程3A,内阻约0.1Ω  C、电压表量程10V,内阻20KΩ  D、滑动变阻器阻值范围0-40Ω,额定电流1A  E、12V直流电电源及开关、导线若干 (1)实验中测量电流时应选择的器材代号是                     (2)设计合理的测量电路,并把电路图画入方框内
 
 
 
 
 
 
(3)写出电路连接好以后的实验步骤。
 
                                                                           
 
                                                                           
 
                                                                           
 
                                                                           
 
                                                                           
12.(11分)如图甲所示,厚度为h,宽度为d的导体放在与垂直磁感应强度为B的均匀磁场中。当电流通过导体时,在导体的上表面和下表面间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为,式中的比例系数k称为霍尔系数。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
如图乙所示是一个霍尔元件,其大小仅为发光二极管的五分之一。霍尔元件是一个四端元件,其中AC端输入控制电流,BD端输出霍尔电压,可用电压表来检测。
(1)某同学用霍尔元件来测量某地的磁感应强度,准备的仪器还有电源E,滑动变阻器,电流表和电压表。请根据所给的器材,在实物图上连线。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(2)为了较准确的测量出该地的磁感应强度,该同学把霍尔元件的BD端通过数据采集器连接到计算机中,用计算机自动读出霍尔电压的大小。因为不知道该处磁场的方向,该同学随意的转动霍尔元件,在计算机中得的图像如图丙所示。
 
 
 
 
 
 
 
 
该同学随意转动霍尔元件的目的是                                               
已知该霍尔元件的霍尔系数k=2.0×102Vm/AT,d=1mm,通过的电流恒为I=2A,则该地的磁感应强度为B=                   
三、计算题(本题共6小题,共88分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案必须写出数值和单位。)
13.(14分)如图(a)所示的螺线管的匝数n=1500,横截面积S=20cm2,电阻r=1.5Ω,与螺线管串联的外电阻R1=10Ω,R2=3.5Ω。若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图(b)所示的规律变化,方向水平向右。计算R1上消耗的电功率。
 
 
 
 
 
 
 
14.(14分)如图所示控制电子枪产生的电子束到每秒只通过几个电子,所产生的单个闪烁现象可用光电管探测;然后在探测器位置放收集电子的金属瓶,经一定时间金属瓶将获得足以测量出的电荷,从而可确定每秒射入的电量,进而测得一个电子的电量。如果电子束每秒通过1×103个电子,测得金属瓶积累的电量为8×10-12C,则这段实验时间有多长?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15.(15分)MN与PQ为足够长的光滑金属导轨,相距L=0.5m,导轨与水平方向成=300放置。匀强磁场的磁感应强度B=0.4T,方向与导轨平面垂直指向左上方。金属棒ab、cd放置于导轨上(与导轨垂直),质量分别为mab=0.1kg和mcd=0.2kg,ab、cd的总电阻为R=0.2Ω(导轨电阻不计)。金属棒ab在外力的作用下以1.5m/s的速度沿导轨匀速向上运动,求
(1)当ab棒刚开始沿导轨匀速运动时,cd棒所受安培力的大小和方向。
(2)cd棒运动时能达到的最大速度。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16.(15分)如图所示,交流发电机电动势的有效值ε=20V,内阻不计,它通过一个R=6Ω的指示灯连接变压器。变压器输出端并联24只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6V 0.25W”,灯泡都正常发光,导线电阻不计。求:
(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比;
(2)发电机的输出功率。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17.(15分)如图甲所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4(如图乙所示),4个电阻均由应变片做成,容易发生形变,左边是它的侧面图。这四个电阻连接成电路如图丙所示。试回答下列问题:
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,而且4个电阻的阻值相等,则电压表的读数是多少?
(2)当O点加一个压力F后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻大小如何变化?
(3)电阻变化后,电阻的A、B两点哪点电势高?它为什么能测量血压?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18.(15分)如图所示,在真空中,半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场外有一对平行金属板M和N,两板间距离为R,板长为2R,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上。有一电荷量为q质量为m的带正电的粒子,以速度v0从圆周上的a点沿垂直于半径O1O2并指向圆心O的方向进入磁场,从圆周上的O1点飞出磁场并进入两板间的匀强电场,最后粒子刚好从N板的边缘飞出。(不计粒子重力的影响)
  ⑴求磁场的磁感应强度B和两板间电压U;
⑵若粒子从a点沿纸面内的不同方向进入磁场,则要使粒子能进入电场并从电场中飞出,求粒子进入磁场的可能方向。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
参考答案
选择题
题目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

答案
BD
CD
D
D
C
A
AC
BD
D
B

二、实验题
11.(1)A C D E(3分,每漏选一个扣1分,错选不给分)
(2)电路图(5分,外接法2分,分压接法2分,开关1分)
(3)①调节滑动变阻器使电流表电压表的读数最小(为零)。
②调节滑动变阻器,逐渐增大电流表电压表的读书,直至额定电压,计下12组电压均匀分布的数据。
③以纵坐标为电压,横坐标为电流,把12个点描在坐标上,并用光滑的曲线把它们连接起来,画出伏安特性曲线。
说明:共3分,每小点1分,意思对就可以。
12.(1)实物连线(5分,输出电压2分,输入电流3分,滑动变阻器限流分压接法均可)
(2)使磁感应强度B和电流I垂直,且平行于宽度为d的边(3分)
(3)5×10﹣2T(3分)
三、计算题
13.(14分)
根据法拉第电磁感应定律,螺线管中产生的感应电动势E为:
              ①(4分)
由图像可得磁感应强度的变化率k==T/s=4T/s       ②(3分)
把②代入①得E=6V                                      ③(2分)
整个回路中产生产生的感应电流为=0.4A      ④ (2分)
根据电功率的公式W                         ⑤(3分)
14.(14分)
根据题意,每秒钟金属瓶接收到的电量为q=ne               ①(4分)
接收的总时间                                      ②(4分)
由① ②可得                                       ③(4分)
代入数据S=5×104S 即:13.9h     ④(2分)
15.(15分)
(1)开始时,ab棒向上切割产上感应电动势E=BLv           ①(1分)
回路中的电流                                       ②(1分)
cd棒受安培力FA=BIL                                      ③(1分)
由①②③可得                                                  ④(1分)
代入数据可得FA=0.3N,(1分)方向沿斜面向上(1分)
(2)对cd棒进行受力分析如图所示(1分)
重力分解沿斜面向下的分力
Gx=mcdgsin30°=0.2×10×0.5=1N>0.3N
所以cd棒做向下加速运动(a逐渐减小)(2分)
当它沿斜面方向合力为零时,a=0,则v最大(2分)
回路中的电流                             ⑤(1分)
由牛顿第二定律得mcdgsin30°-BI‘L=0                   ⑥(1分)
由上两式可得                         ⑦(1分)
代入数据得vmax=3.5m/s                                      ⑧ (1分)
16.(15分)彩色小灯额定电流IL=P/U=1/24A                 ①(1分)
次级线圈总电流I2=24IL=1A                                ②(1分)
变压器输入功率P1=I1U1=I2U2=6W                           ③(2分)
变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得ε=U1+I1R=+6I1     ④(4分)
代入ε值解得I1=1/3A     I1`=3A应舍去,据题意是降压变压器,应I1<I2    ⑤(2分)
所以n1/n2=I2/I1=3/1                                           ⑥(1分)
(2)发电机输出功率P=I1ε6.67W                          ⑦(4分)
17.(15分)设电源的负极的电势为零电势,因为4个电阻得阻值相等,设为R,则两并联电路的电流相等,设为I(1分)
则R4两端的电压U4=-0=IR4=IR     故= IR               ①(1分)
则R2两端的电压U2=-0=IR2=IR     故= IR                ②(1分)
由①②可以看出,A、B两点电势相等,电势差为零,所以电压表读数为零。(2分)
说明:本题是电路中A、B两点间电压与4个电阻的关系,由于电压表的电阻可看作无穷大,因此本电路是R1、R2的串联电路与R3、R4的串联电路并联,伏特表电路相当于一根电桥,要使伏特表无读数,即A、B两点电势相等则有:R1/R2= R3/R4或R1R4= R2R3。
(2)当O点加垂直于金属片的压力后,金属片发生形变,由于电阻是固定在金属片上的(由上图),因此R1、R4被拉长,(1分)R2、R3被拉宽,(1分)根据电阻定率,则R1、R4增大,(1分)R2、R3减小,(1分)显然,这时A、B两点电压不再相等。
(3)电阻增大,电压降增大,电阻减小,电压降减小,故在R1、R2的串联电路上R1上的电压降增大,(1分)R3、R4串联电路上R3电压降减小,(1分)所以A点电压高于B点电压。(1分)测量血压时,血压越高,压力F越大,金属片形变越显著,电阻变化越大,因而电压表示数越大,于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了。(3分)当然在实际上由于金属片形变较小,所以电阻变化也较小,A、B两点间电压还要经过放大才能通过电表指示出来,有的还可以转换成数字显示出来。
18.(15分)
(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,则有
                  ∵,得:                 ①(3分)
带电粒子进入电场的速度方向沿O1O2,则有
,得        ②(3分)
(2)从a点沿某一方向进入磁场的粒子从b点飞出,轨道的圆心在C点。四边形aObc是菱形,(2分)
所以Cb∥Oa,即粒子飞出磁场的速度方向与OO1平行。(2分)
粒子经过电场,偏转距离一定,所以能从电场中飞出的粒子是从中点O1到上板M之间区域进入电场的粒子。(2分)
设粒子从a点进入磁场时的速度方向与aO夹角为θ时恰好能从M板边缘进入电场,则∠Obd=30o,所以∠Cab=∠Oab=30o,θ=30o,即粒子进入磁场的方向应在aO左侧与aO夹角小于30o(或不大于30o)的范围内。(3分)
 
 
 
 
 
 
 
 

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