江西省丰城中学2015-2016学年高二物理上学期周练试题(零班,12.27)解析

v 江西省丰城中学2015---2016上学期高二周考试卷

物理 （1- 3班） 2015.12.27

一、选择题(本题共12个小题，每小题4分，共48分)

1.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( ) A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化

C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化

D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化

2．如图所示，长为a 、宽为b 的矩形线圈，匝数为n ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO '轴以恒定的角速度ω旋转，设t =0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是（ ）

A ．0，0

B ．0，Babω

C ．0，nBabω

D ．Bab ，Babω

3.如图所示，L 是自感系数足够大的线圈，其直流电阻为零．D 1、D 2是两

个相同的灯泡，如将开关K 闭合，等灯泡亮度稳定后再断开，则K 闭合、断开，灯泡D 1、D 2的亮度变化情况是( )

A ．K 合上瞬间，D 2很亮，D 1不亮

B ．K 合上瞬间，D 1立即很亮，D 2逐渐亮，最后一样亮，K 断开瞬间，D 2立即熄灭，

D 1逐渐熄灭

C ．K 合上瞬时，

D 1、D 2同时亮，然后D 1逐渐变暗到熄灭，D 2亮度不变，K 断开瞬时，D 2

立即熄灭，D 1亮一下，逐渐熄灭

D ．K 闭合瞬时，D 1、D 2同时亮，然后D 1逐渐变暗到熄灭，D 2同时变得更亮，K 断开瞬间，

D 2立即熄灭，D 1亮一下再灭

4．如图所示，在光滑水平面上的直线MN 左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间．将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v 向右完全拉出匀强磁场．已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1∶2．则拉出过程中下列说法中正确的是（ ）

A .所用拉力大小之比为2∶1

B .通过导线某一横截面的电荷量之比是1∶1

C .拉力做功之比是1∶4

D .线框中产生的电热之比为1∶2 5．（多选）如图所示，把金属圆环匀速拉出磁场，下面叙述正确的是（ ）

A ．向左拉出和向右拉出所产生的感应电流方向相反

B．不管向什么方向拉出，只要产生感应电流方向都是顺时针

C．向右匀速拉出时，感应电流大小不变

D．要将金属环匀速拉出，拉力大小要改变

6．（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、

MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所

做的运动可能是（）

A．向右加速运动B．向左加速运动

C．向右减速运动D．向左减速运动

7.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )

A.0

B. r2qk

C.2πr2qk

D.πr2qk

8. (多选)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,

光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。

质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,

与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻

为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则( )

A.t=1s时,金属杆中感应电流方向从C到D

B.t=3s时,金属杆中感应电流方向从D到C

C.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1N

D.t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2N

9．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一矩形线圈以

一定的初速度进入匀强磁场区域，线圈全部进入匀强

磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，

设磁场区域宽度大于线圈宽度，则（）

A．线圈恰好在完全离开磁场时停下

B．线圈在未完全离开磁场时即已停下

C．线圈能通过场区不会停下

D．线圈在磁场中某个位置停下

10．如图所示，xOy坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第三

象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度大小均为B，第二、四象限

内没有磁场.一个围成四分之一圆弧形的导体环Oab，其圆心在原点O ，

开始时导体环在第四象限，从t＝0时刻起绕O点在xOy坐标平面内逆时针匀速转动。若以逆时针方向的电流为正，在一个周期内，下列表示环内感应电流i随时间t变化的图像中，正确的是（）

x y

o

a

b

11.( 多选)如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M 、N 两区的过程中,导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示。不计轨道电阻,以下叙述正确的是( ) A.F M 向右 B.F N 向左 C.F M 逐渐增大 D.F N 逐渐减小 12．（多选）如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B .将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g .下列选项正确的是（ ） A ．P ＝2mgvsinθ B ．P ＝3mgvsinθ

C ．当导体棒速度达到v 2 时加速度大小为g

2

sinθ

D ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于

拉力所做的功

二、计算题（本题共4个小题，共52分）

13、（8分）用电阻为18Ω的均匀导线弯成图中直径D =0.80m 的封闭金属圆环，环上AB 弧所对圆心角为60°，将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强度B =0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。一根每米电阻为1.25Ω的直导线

PQ ，沿圆环平面向左以3.0m /s 的速度匀速滑行(速度方向与PQ 垂直)，滑行中直导线与圆环紧密接触，当它通过环上A 、B 位置时，求：

(1)直导线AB 段产生的感应电动势，并指明A 、B 两点哪点电势高。

(2)此时圆环上发热的热功率。

14、（8分）一电阻为R 的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场与圆环所在平面垂直，如图(a )所示．已知通过圆环的磁通量随时间t 的变化关系如图(b )所示，图中的最大磁通量φ0和变化周期T 都是已知量，求

(1)在t = 0到t = T 4

的时间内，通过金属圆环某横截面的电荷量q ． (2)在t = 0到t = 2T 的时间内，金属环所产生的电热Q

15.（10分）某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径为R=0.1m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R 的金属棒OA,A 端与导轨接触良好,O 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=错误！未找到引用源。的圆盘,圆盘和金属棒能随

v A

60°

B

B

P Q

C

转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5kg 的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T 。a 点与导轨相连,b 点通过电刷与O 端相连。测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度。铝块由静止释放,下落h=0.3m 时,测得U=0.15V 。(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不

计,重力加速度g=10m/s 2

)

(1)测U 时,与a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”? (2)求此时铝块的速度大小;

(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。

16. (10分)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d 的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g 。求:

(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ; (2)导体棒匀速运动的速度大小v; (3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q

17、（14分）如图所示，x 轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B ，x 轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为

E ，方向与y 轴的夹角θ为45°且斜向上方．现

有一质量为m 电量为q 的正离子，以速度v 0由y 轴上的A 点沿y 轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段时间后从x 轴上的C 点（图中未画出）进入电场区域，该离子经C 点时的速度方向

与x 轴夹角为45°．不计离子的重力，设磁场区域和电场区域足够大．求： （1）C 点的坐标；

（2）离子从A 点出发到第三次穿越x 轴时的运动时间；

（3）离子第四次穿越x 轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角．

高二物理周练答题卡

班级: 姓名： 学号： 得分： 一、 选择题：（每题4分，共48分）

y

x

0 A B

?

E

θ

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案

二、计算题（共5小题，共52分）

13、

14、

15、

16、v

A

60°

B

B

P

Q

C

17、Array

参考答案

13、（1）E=BLv=0.6v

由右手定则得直道线感应电流的方向由A向B

（2）P=I2R并=0.10W

14. (1)

(2)在到和在到t =T时间内，环中的感应电动势E1= 0

在和在时间内，环中的感应电动势 E 3=

由欧姆定律可知在以上时段内，环中的电流为I 3 =

在t=0到t=2T时间内金属环所产生的电热Q=2(I12 R t 3+ I32 R t 3)

联立求解得Q=

15、【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析:

(1)要根据右手定则判断电源的正、负极。

(2)要根据导体旋转切割的公式计算感应电动势大小。

(3)根据功能关系分析机械能的损失。

【解析】(1)由右手定则可知A是电源正极,所以a点接的是电压表的正极。

(2)金属棒切割磁感线产生的电动势E=错误！未找到引用源。

2A

BRv

圆盘和金属棒的角速度相同,设为ω,铝块速度为v,则v=ωr,v A=ωR,代入数据可得v=2m/s(其中E=U)。

(3)下落过程中铝块机械能的损失ΔE=mgh-错误！未找到引用源。

22

mv

代入数据得ΔE=0.5J

答案:(1)正极(2)2m/s (3)0.5 J

16、【解题指南】导体棒进入涂层之前已经做匀速运动,从动力学角度构建平衡模型,重力沿斜面方向的分力与安培力平衡,进入涂层也是匀速运动,且涂层绝缘,摩擦力与重力沿斜面方

向的分力平衡,之后又是平衡态,这样可以解决前两问,最后一问从功能角度处理,但是要注意摩擦也产生内能。

【解析】(1)在绝缘涂层上受力平衡mgsin θ=μmgcos θ 解得μ=tan θ

(2)在光滑导轨上导体棒匀速运动,说明导体棒受力平衡,已知感应电动势E=BLv, 感应电流I=

E R

安培力F 安=BIL,则有F 安=mgsin θ,解得22

mgR sin v B L

θ

= (3)由于摩擦生热,则Q f =μmgdcos θ

由能量守恒定律可得2T 1

3mgdsin Q Q mv 2

θ=++

解得322244

m g R sin Q 2mgdsin 2B L θ

=θ-

答案:(1)tan θ (2) 22

mgR sin B L θ

(3) 322244m g R sin 2mgdsin 2B L θθ-

17、（1）磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动，故有

r v m

qvB 2

=，①

同时有

qB m

v r T ππ22==

②

粒子运动轨迹如图所示，由几何知识知，

x C ＝－（r ＋rcos 450）＝qB mv 2)22(+-

，③

故，C 点坐标为（qB mv

2)22(+-

，0）

（2）设粒子从A 到C 的时间为t 1，设粒子从A 到C 的时间为t 1，由题意知

qB m

T t π45851=

= ⑤

设粒子从进入电场到返回C 的时间为t 2，其在电场中做匀变速运

动，由牛顿第二定律和运动学知识，有

ma qE = ⑥

及

2

02at v =， ⑦联立⑥⑦解得

qE mv t 0

22=

⑧

设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为t 3，由题意知

qB m T t 2413π=

= ⑨ 故而，设粒子从A 点到第三次穿越x 轴的时间为

qE mv qB m t t t t 0321247+=

++=π

（3）粒子从第三次过x 轴到第四次过x 轴的过程是在电场中做类似平抛的运动，即沿着v 0的方向（设为x ′轴）做匀速运动，即

t

v x 0='……①

v v x ='……②

沿着qE 的方向（设为y ′轴）做初速为0的匀变速运动，即

2

21t

m qE y =

'……③，

t

m qE v y =

' ……④；

设离子第四次穿越x 轴时速度的大小为v ，速度方向与电场方向的夹角为α. 由图中几何关系知

045cos =''x y ……⑤， 220y v v v '+=……⑥， y v v '=0

tan α ……⑦

综合上述①②③④⑤⑥⑦得

05v v =

21

arctan

=α