电磁感应及磁场测试题(含答案)

第1页共7页南陵中学2013—2014学年度第二学期高二年级第一次月考物理试题卷满分：100分时间：100分钟一、选择题（10小题，每小题4分，共40分，每题所给的选项中只有一个是正确的）1.1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连．为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，当他把磁铁投入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验．下列说法正确的是()A．在科拉顿整个操作过程中，电流计不发生偏转B．将磁铁投入螺线管瞬间，电流计发生偏转，但科拉顿跑过去观察时，电流计已不再偏转C．科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是当时电流计灵敏度不够D．科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长，电流过小2.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是()A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d3.螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是（）A向左摆动B向右摆动C保持静止D无法判断4.我国新发明的J－20隐形战机，现在正处于试飞阶段．由于地磁场的存在，飞机在我国上空一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差．则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势()A．低B．高C．相等D．以上情况都有可能5.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则（）A.0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB.0到t1时间内，导线框中电流越来越小第2页共7页avbababvvabv（A）（B）（C）（D）C.t1到t2.时间内，导线框中电流越来越大D.t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变6.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则()A．θ＝0时，杆产生的电动势为3BavB.θ＝3时，杆产生的电动势为3BavC．θ＝0时，杆受的安培力大小为2033BavRD．θ＝3时，杆受的安培力大小为20353BavR7.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，如右图所示，则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是（）8.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6)()A.2.5m/s1WB.5m/s1WC.7.5m/s9WD.15m/s9W9.如图所示，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框。在t＝0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示i—t关系的图示中可能正确的是（）370N×M小灯泡第3页共7页10.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成600角。现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()A．12tB．2tC．13tD．3t二、填空题（11小题每空2分，12小题每空3分，共14分）11、把一线框从一匀强磁场中拉出，如图所示。第一次拉出的速率是v，第二次拉出速率是2v，其它条件不变，则前后两次拉力大小之比是，拉力功率之比是，线框产生的热量之比是，通过导线截面的电量之比是。12、为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为_______________（填“顺时针”或“逆时针”）。（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为_______________（填“顺时针”或“逆时针”）。三、计算题（13小题10分，14小题10分，15小题12分，16小题14分，共46分）13、如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10T，磁场区域半径r＝233m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外，两区域切点为C.今有质量m＝3.2×10－26kg、带电荷量q＝1.6×10－19C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v＝1×106m/s正对O1的方向垂直射入磁场，它将穿越C点后再从右侧区穿出．求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)14、如图所示，有两根足够长、不计电阻，相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置，底端接一阻值为R的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上.现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下，从底端ce由静止沿导轨向上运动，当ab杆速度达到稳定后，撤去拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端.已知ab杆向上和向下运动的SNaSGLbNθaFbBRcdef第4页共7页最大速度相等.求:拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.15、如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取g=10m/s2，求：⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q。⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。⑶线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。16、在图甲中，直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l，圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R.(1)求导线框中感应电流最大值.(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0,俯视线框，逆时针方向为电流正方向)(3)求线框匀速转动一周产生的热量.hdl1234v0v0vO2BxBy图甲┛ωPlQIOt2图乙第5页共7页南陵中学2013—2014学年度第一学期高二年级第一次月考物理参考答案一、选择题（10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）题号12345678910答案BBABADBBCB二、实验题（14分）11、1:2(2分）1:4(2分）1:2（2分）1:1(2分）12、顺时针（3分）逆时针（3分）三、解答题（46分）13、（10分）解析：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如右图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律qvB＝mv2R①(1分）又：T＝2πRv②（1分）联立①②得：R＝mvqB③（1分）T＝2πmqB④（1分）将已知代入③得R＝2m⑤（1分）由轨迹图知：tanθ＝rR＝33，则θ＝30°则全段轨迹运动时间：t＝2×T360°×2θ＝T3⑥（2分）第6页共7页联立④⑥并代入已知得：t＝2×3.14×3.2×10－263×1.6×10－19×0.1s＝4.19×10－6s（1分）(2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总距离d＝2rsin2θ＝2m.（2分）14、（10分）解:当ab杆沿导轨上滑达到最大速度v时，其受力如图所示:由平衡条件可知:F-FB-mgsinθ=0①（1分）又FB=BIL②（1分）而RBLvI③（1分）联立①②③式得:0sin22mgRvLBF④(1分)同理可得，ab杆沿导轨下滑达到最大速度时:0sin22RvLBmg⑤(2分)联立④⑤两式解得:sin2mgF(2分)22sinLBmgRv(2分)15、（12分）⑴线圈完全处于磁场中时不产生电热，所以线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，由能量守恒Q=mgd=0.50J（4分)⑵3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有v02-v2=2g(d-l)，得v=22m/s(4分)⑶2到3是减速过程，因此安培力RvlBF22减小，由F-mg=ma知加速度减小，到3位置时加速度最小，a=4.1m/s2(4分)16、（14分）解:(1)线框从图甲位置开始(t=0)转过900的过程中，产生的感应电动势为:θ╯FBFFNmgv第7页共7页21221lBE(2分)由闭合电路欧姆定律得，回路电流为：REI11联立以上各式解得:RBlI21(2分)同理可求得线框进出第3象限的过程中，回路电流为:RBlI222故感应电流最大值为:RBlIm2(2分)(2)I－t图象为:(4分)(3)线框转一周产生的热量:)44(22221TRITRIQ(2分)又2T(1分)解得:RlBQ4542(1分)IOt2I1-I1I2-I2223