1 物理物理 3-2 试题及答案 1（2010 三明模拟）如右图，电灯的电阻为 2，电池电动势为 2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直 流电阻为 3。先合上电键 K，稳定后突然断开 K，则下列说法中正确的是（ ） A电灯立即熄灭 B电灯立即先变暗再熄灭 C电灯会比原来亮一下再熄灭，且电灯电流方向与 K 断开前方向相同 D电灯会比原来亮一下再熄灭，且电灯电流方向与 K 断开前方向相反 解析：选 B 2（2010 三明模拟）如图所示，闭合矩形线圈 abcd 与长直导线 MN 在同一平面内线圈的 ab、dc 两边与直导线平行，直导线中通有向下均匀增大的电流，则（ ） A矩形线圈中的感应电流为顺时针方向 B矩形线圈的感应电流随时间均匀增大 C整个线圈所受的磁场力合力方向向左 D整个线圈所受的磁场力合力为零 解析：选 A 3（2010 淄博模拟）如图所示，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直放在两根倾 斜、光滑的平行金属导轨CD、EF上面,与电动势为E的电源构成闭合回路.已知，回 路平面与水平面的夹角为，回路其余电阻不计，整个装置处在垂直于回路平面向 下的匀强磁场中.为使ab棒静止，则所加磁场的磁感应强度为（ ） A EL mgR B EL mgRcos C EL mgRtan D EL mgRsin 解析：选 D 4（2010 温州模拟） 如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨下端接有 电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿 斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说 法正确的是（ ） a d b c M L a b C D E F B 2 作用在金属棒上各力的合力做功为零 重力做功等于系统产生的电能 金属棒克服安培力做功等于电阻 R 上产生的焦耳热 金属棒克服恒力F做功等于电阻R上发出的焦耳热 解析：选 AC 5 （2010 聊城模拟）等离子气流由左方连续以 0 v射入 1 P、 2 P两板间的匀强磁场中，ab 直导线与 1 P、 2 P相 连接，线圈 A 与直导线 cd 连接。线圈 A 内有随图乙所示的变化磁场，且磁场 B 的正方向规定为向左，如 图甲所示，则下列叙述正确的是（ ） A01s 内 ab、cd 导线互相排斥 B12s 内 ab、cd 导线互相吸引 C23s 内 ab、cd 导线互相吸引 D34s 内 ab、cd 导线互相排斥 解析：选 BD.由左手定则可知正离子进入磁场后偏向 P1板，负离子进入磁场后偏向 P2板，ab 中形成由 a 到 b 电流,根据楞次定律可以判定 02s 内 cd 中形成由 c 到 d 的电流,24s 内形成由 d 到 c 的电流,再 由左手定则判定，02s 内两导线相互吸引，24s 内相互排斥，BD 对，AC 错。 6（2010 山东省实验中学模拟）如图 6 所示，通电直导线 cd 右侧有一个金属框与导线 cd 在同一平面内， 金属棒 ab 放在框架上，若 ab 受到向左的磁场力，则 cd 中电流的变化情况是( ) Acd 中通有由 dc 方向逐渐减小的电流 Bcd 中通有由 dc 方向逐渐增大的电流 Ccd 中通有由 cd 方向逐渐减小的电流 Dcd 中通有由 cd 方向逐渐增大的电流 解析：选 BD.cd 棒中电流的变化，磁场的变化引起 ab 棒中产生感应电流，ab 棒受到安培力向左运动，所 以根据楞次定律可知一定是引起了 ab 棒所在回路磁通量的增加，所以可以判定是由于 cd 棒中电流增强引 起的，BD 对 AC 错。 a b d c 图 6 3 7（2010 宁波模拟）如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度 随时间变化，下列说法正确的是( ) A当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 解析：选 AD.根据楞次定律可知磁场方向一定时磁场增强还是减弱影响的是感应电流的方向，由法拉第电 磁感应定律知道感应电动势及感应电流的大小取决于磁通量的变化率大小，所以当磁感应强度增加或减少 时，感应电流可能变大变小也可以不变，AD 对,BC 错. 8.（2010诸城模拟）如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为 v，若加一个垂 直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率（ ） A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断 9.（2010三明模拟）三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边 缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为 90、60、30，则它们在磁场中运动的时间 之比为： （ ） A1：1：1 B1：2：3 C3：2：1 D1： 2 ： 3 解析：选 C 10、 （2008 上海高考）如图所示是测量通电螺线管 A 内部磁感应 强度 B 及其与电流 I 关系的实验装置。将截面积为 S、匝数为 N 4 的小试测线圈 P 置于螺线管 A 中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均 匀。 将试测线圈引线的两端与冲击电流计 D 相连。 拨动双刀双掷换向开关 K， 改变通入螺线管的电流方向， 而不改变电流大小，在 P 中产生的感应电流引起 D 的指针偏转。 （1）将开关合到位置 1，待螺线管 A 中的电流稳定后，再将 K 从位置 1 拨到位置 2，测得 D 的最大偏转 距离为 dm，已知冲击电流计的磁通灵敏度为 D， D m d N ，式中为单匝试测线圈磁通量的变化量。 则试测线圈所在处磁感应强度 B；若将 K 从位置 1 拨到位置 2 的过程所用的时间为 t，则 试测线圈 P 中产生的平均感应电动势 。 （2）调节可变电阻 R，多次改变电流并拨动 K，得到 A 中电流 I 和磁感应强度 B 的数据，见下表。由此可 得，螺线管 A 内部在感应强度 B 和电流 I 的关系为 B。 （3） （多选题）为了减小实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施 有（ ） （A）适当增加试测线圈的匝数 N （B）适当增大试测线圈的横截面积 S （C）适当增大可变电阻 R 的阻值 （D）适当拨长拨动开关的时间 t 答案： （1） 2 m d ND S ， m d Dt （2）0.00125I（或 kI） （3）A，B 14（2010 实验中学模拟）如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨， 相距 0.5m，与水平面夹角为 30，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导 轨平面，磁感应强度B0.4T，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，长度均为 0.5m，电阻均为 0.1，质量分别为 0.1 kg 和 0.2 kg，两金属棒与金属导 轨接触良好且可沿导轨自由滑动现ab棒在外力作用下，以恒定速度v 1.5ms 沿着导轨向上滑动，cd棒则由静止释放，试求： (取g10ms 2) （1）金属棒ab产生的感应电动势； （2）闭合回路中的最小电流和最大电流； （3）金属棒cd的最终速度 解析:（1）VBLvEab3 . 05 . 15 . 04 . 0= .3 分 实验 次数 I（A） B（10 3T） 1 0.5 0.62 2 1.0 1.25 3 1.5 1.88 4 2.0 2.51 5 2.5 3.12 5 （2）刚释放 cd 棒时，A R E I5 . 1 1 . 02 3 . 0 2 1 = =.1 分 cd 棒受到安培力为：NBILF3 . 05 . 05 . 14 . 0 1 = .1 分 cd 棒受到的重力为： Gcd=mg sin30= 1N .1 分； F1Gcd；cd 棒沿导轨向下加速滑动，即 abcd 闭合回路的增大 t =； 电流也将增大，所以最小电流为：）（AII5 . 1 1min =.2 分; 当 cd 棒的速度达到最大时，回路的电流最大，此时 cd 棒的加速度为零。 由A BL IBIL5 max = 0 0 sin30 mg sin30 mg得：.1 分 （3）由 s m v R vv I cd cd 5 . 3 2 max = + =得： ）（ ： BL .3 分 14、(2008 上海高考)如图所示，竖直平面内有一半径为 r、内阻为 R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在 M、N 处与相距为 2r、电 阻不计的平行光滑金属轨道 ME、NF 相接，EF 之间接有电阻 R2， 已知 R112R， R24R。 在 MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强 磁场 I 和 II，磁感应强度大小均为 B。现有质量为 m、电阻不计的 导体棒 ab，从半圆环的最高点 A 处由静止下落，在下落过程中导 体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，设平行轨 道足够长。 已知导体棒 ab 下落 r/2 时的速度大小为 v1， 下落到 MN 处的速度大小为 v2。 （1）求导体棒 ab 从 A 下落 r/2 时的加速度大小。 （2）若导体棒 ab 进入磁场 II 后棒中电流大小始终不变，求磁场 I 和 II 之间的距离 h 和 R2上的电功率 P2。 （3）若将磁场 II 的 CD 边界略微下移，导体棒 ab 刚进入磁场 II 时速度大小为 v3，要使其在外力 F 作用下 做匀加速直线运动，加速度大小为 a，求所加外力 F 随时间变化的关系式。 【解析解析】 （1）以导体棒为研究对象，棒在磁场 I 中切割磁感线，棒中产生感应电动势，导体棒 ab 从 A 下 落 r/2 时，导体棒在重力与安培力作用下做加速运动，由牛顿第二定律，得 mgBILma，式中 l3r 1 Blv I R = 总 式中 844 844 RRR R RRR 总 （） （） 4R 由以上各式可得到 22 1 3 4 B r v a g mR = 6 （2）当导体棒 ab 通过磁场 II 时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即 22 24 22 tt BrvB r v mgBIrBr RR = 并并 式中 124 3 124 RR RR RR 并 解得 2222 3 44 t mgRmgR v B rB r = 并 导体棒从 MN 到 CD 做加速度为 g 的匀加速直线运动，有 22 2 2 t vvgh= 得 222 2 44 9 322 vm gr h B rg = 此时导体棒重力的功率为 22 22 3 4 Gt m g R Pmgv B r = 根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即 12G PPPP=+= 电 22 22 3 4 m g R B r 所以， 2 3 4 G PP= 22 22 9 16 m g R B r （3）设导体棒 ab 进入磁场 II 后经过时间 t 的速度大小为 t v ，此时安培力大小为 22 4 3 t B r v F R = 由于导体棒 ab 做匀加速直线运动，有 3t vvat = + 根据牛顿第二定律，有 FmgFma 即 22 3 4() 3 B rvat Fmgma R + += 由以上各式解得 222222 3 3 444 ()() 333 B r vB rB r a Fatvm gatmamg RRR =+=+ 21 （15