高三物理测试卷：磁场、电磁感应

2005－2006学年度高三物理测试卷：

磁场、电磁感应

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟。

第Ⅰ卷（选择题共40分）

一、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。

1．1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。

　 1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果一个只有

　 N极的磁单极子从上向下穿过图1所示的电阻趋于零的（超导）线

　 圈，那么，从上向下看，这个线圈子上将出现（　　）

　　　A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流

　　　B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流

　　　C．顺时针方向持续流动的感应电流

　　　D．逆时针方向持续流动的感应电流

2．如图，一束正离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标

　 圆点O，若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第三象限中，

　 则所加电场E和磁场B的方向可以是（不计离子重力及其间相互作用力）　　　　 （　　）

A．E向上，B向上

　　　B．E向下，B向下

　　　C．E向上，B向下

D．E向下，B向上

3．如图所示，让闭合线圈abcd从高h处下落后，进入匀强磁场，从dc边开始进入磁场，到 ab

　 边刚进入磁场的这一段时间内，在下列几种表示线圈运动的

　 v-t图象中不可能的是

　　　　 A　　　　　　  B　　　　 C　　　　  D

4．如图所示是一种延时开关，当S₁闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S₁

断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则　　　　　　　　　　　　　　（　　）

　　　A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

　　　B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

　　　C．如果断开B线圈的电键S₂，无延时作用

　　　D．如果断开B线圈的电键S₂，延时将变长

5．如图所示，有两根和水平方向成。角的光滑平行的金属轨道，上

　 端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为及一根

　 质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于

　 一个最大速度几，则（　　）

　　　A．如果B增大，v_m将变大

　　　B．如果α变大，v_m将变大

　　　C．如果R变大，v_m将变大

　　　D．如果m变小，v_m将变大

6．如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀

　 强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　）

A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势

　　　B．MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差

　　　C．MN间有电势差，所以电压表有读数

　　　D因为无电流通过电压表，所以电压表无读数

7．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线与一个n匝的线圈连接，线圈置于方

　 向竖直向上的　磁场B中，两板间有一个质量为m，电量为+q的油滴恰好处于平衡状态，

　 则线圈中的磁场B的变化情况和磁场通量变化率分别是　　　　　　　　　　　 （　　）

　　 A．正在增强； = dmg/q

B．正在减弱； = dmg/nq

　 C．正在减弱； = dmg/q　　　　　　　　　　　

　　 D．正在增强； = dmg/nq

8．如图所示，a、b、c为三个同一平面内的同心圆环，　环的半径R_a< R_b< R_c，各环的

　 电阻都相等，当a环中通入的顺时针方向的电流突然增大时，b、c两环中感应电流的方

　 向及大小的关系是　　（　　）

·

　　 A．均为顺时针，i _b> i_c

　　　B．均为逆时针，i _b> i_c

　　　C．均为顺时针，i _b> i_c

　　　D．均为逆时针，i _b> i_c

9．如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，　关于日光灯发光的情况下，

　 下列叙述中正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （ 　）

　　 A．S₁接通，S₂、S₃断开，日光灯就能正常发光

　　　B．S₁ 、S₂接通，S₃断开，日光灯就能正常发光

　　　C．S₃断开，接通S₁ 、S₂后，再断开S₂，日光灯就能正常发光

　　　D．当日光灯正常发光后，再接通S₃，日光灯仍能　正常发光

10．在光滑绝缘的水平面上，一绝缘轻绳拉着一个带电小球，绕轴O在匀强磁场上中做逆时针方向的水平速圆周运动，磁场方向竖直向下，俯视如图所示，若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳子断开后可能的运动情况下，下列说法中正确的是（　　）　　　　　　　　　　　

　　 A．若带正电，小球做顺时针匀速圆周运动

　　　B．若带负电，小球做顺时针匀速圆周运动

　　　C．若带正电，小球做逆时针匀速圆周运动，半径变小

　　　D．若带正电，小球做逆时针匀速圆周运动，半径增大

第Ⅱ卷（非选择题 共110分）

二、本题共三小题。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图

11．如图所示，在测试电流表指针偏转方向与电流方向的关系时，实验室已配有器材：干电池（E = 1.5V, r₀ = 1Ω），灵敏电流计G( r_g = 70Ω,I_g = 0.3mA)、开关S、导线若干，另备有电阻器的规格如下：

　　 A．定值电阻(1Ω，5Ａ)　

　　　B．定值电阻(5Ω,1.5A)

　　　C．滑动变阻器(0~20Ω,2A)

　　　D．滑动变阻器(0~200Ω,1.5A)

实验时，应从备用器材中选用　　　　　　

作电阻r，选用　　　　　作电阻R；电阻r所起的作用是　　　　　，电阻R所起的作用是　　　　　　　　。　

12．在研究电磁感应现象的实验中：将电流表接入如图（甲）所示电路，闭合开关S，电流表指针向右偏，将这只电流表接入图（乙）所示的电路，当条形磁铁插入线圈的过程中，电流表指针将　　　　偏__________（选填“左”、“右”）。

13．将这只电流表接入图（丙）所示电路，在闭合开关S的瞬间，电流表指针向左偏，则电源的　　　　　端为正极（选填“Ａ”、“B”）

三、本题共7小题，90分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。

14．如图所示，为显像管电子束偏转示意图，电子质量为m，电量为e，进入磁感应强度为B的匀强磁场中，该磁场被束缚在直径为l的圆形区域，电子初速度v₀ 的方向过圆形磁场的轴心O，轴心到光屏距离为L（即PO=L），设某一时刻电子束打到光屏上的P点，求PP₀之间的距离.10分

　

15．半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L₁、L₂，两灯的电阻均为R₀＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计

（1）若棒以v₀＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L₁的电流。

（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL₂O’以OO’为轴向上翻转90º，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt＝（4 /Ω）T/s，求L₁的功12分

16．如图所示，在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为，一个质量为m，边长也为的正方形线框以速度v进入上边磁场时，恰好做匀速运动，

求：（1）当ab边刚越过时，线框的加速度多大？方向如何？

　 （2）当ab边到达与正中间位置时，线框又恰好做匀速运动，问线框从开始进入上边磁场到ab边到达与正中间位置过程中，放出的热量是多少？12分

17．如图为磁流发电机示意图，其中两极板A、B间距d=20cm，磁感应强度B=5T，若

接入额定功率P=100W的灯泡，它恰好正常发光，灯泡的电阻R=400Ω,不计发电机　　　的内阻（电子的电量）

求：（1）等离子体的流速多大？（2）等离子体均为1价离子，则每秒钟有多少个什么性质的离子打在下极板上。（12分）

18．如图所示，在xOy平面上内，x轴上方有磁感应强度为B，方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场， x轴下方有场强为E、方向沿y轴负方向的匀强磁场，现将一质量为m，电量为e的电子，从y轴上M点由静止释放，要求电子进入磁场运动可通过 x轴上的P点，P点到原点的距离为L，

（1）M点到原点O的距离y要满足的条件.

（2）电子从M点运动到P点所用的时间.14分

19．一个质量为m，带电量为＋q的带电粒子（不计重力），以初速v₀沿y轴正方向运动，从图中原点O处开始进入一个边界为圆形的匀强磁场中，已知磁场方向垂直于纸面向外，磁感强度大小为B，磁场边界半径为r，粒子在磁场中圆运动的轨道半径比磁场半径r大。求：

（1）改变圆心磁场圆心的位置，可改变粒子在磁场中的偏转角度。求粒子在磁场中的最大偏转角度（用反三角函数表示）。

（2）当粒子在磁场中偏转角度最大时，磁场半径r满足什么条件，粒子从磁场中射出后能沿直线前进打到x轴上？15分

20．电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成，起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环，导电环所用材料单位长度的电阻为R₀=0.125Ω·m^-1，

从中心向外第n个同心圆环的半径为r_n=(2n-1)r₁(n为正整数且n≤7)，已知r₁=0.1cm，当电磁炉开启后，能产生垂直于锅底方向的变化磁场，已知该磁场的磁感应强度B的变化率为，忽略同心导电圆环感应电流之间的相互影响。

（1）求出半径为r_n的导电圆环中产生的感应电动势瞬时值表达式：

（2）半径为r₁的导电圆环中感应电流的最大值I₁m是多大？（计算中可取=10）

（3）若不计其它损失，所有导电圆环的总电功率P_总是多大？15分

　

参考答案

题号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
序号	D	D	D	BC	BD	BC	B	B	BC	BD

11．在回路中选择阻值较大的滑线变阻器，起分压限流作用，为了限制通过电流表的电流，在电流表两端并联阻值很小的电阻，起流作用，从而使安全得到保障。

12．向右偏转　13．A为电源的正极　14．解：在磁场中的偏角为θ，在磁场中半径为R

R=　几何关系得：tg==---------------------------------5分

d=Ltgθ=L　∴d=---------------------------------5分

15．（1）ε₁＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V　　　　--------------------------3分

I₁＝ε₁/R＝0.8/2＝0.4A　　　　　 ------------------------3分

　 （2）ε₂＝ΔФ/Δt＝0.5×πa²×ΔB/Δt＝0.32V　------------------------3分　

P₁＝(ε­₂/2)²/R＝1.28×10²W　　　　 ------------------------3分

16．解： ⑴I=  ∴F_A=------------------------3分

∴ma=4mgsinθ－mgsinθ　a=3gsinθ,方向沿斜面向上-　-----------------------3分

　 （2）此时的速度为Vx　　Vx=--------------------3分

根据能量守恒定律　1/2mV_x²+Q=1/2mV₀²+2mgLsinθ

∴Q=1/2mV₀²+2mgsinθ－1/2mV_x²　　 -----------------------3分

17．（1）P=,∴U_AB=---------3分qvB=q　v=----------3分

　 （2）负离子　I=　，I=　　  ---------------------3分

∴n=-----------------------3分

18．（1）　　 -----------------------7分

　 （2） -----------------------7分

19．粒子进入匀强磁场后圆轨道半径　R=-----------------------------------3分

圆心在x轴上O₁点，圆形磁场圆心为O₂点，边界如图中虚线所示。因粒子轨道半径是确定值，由图可看出，入射点O与出射点P间距离越大，粒子偏转角度越大，则当OP恰为圆形磁场直径时，偏转角度最大。则最大偏转角

----------------------------------3分

φ=π－2θ=π－2arccos(r/R)= π－2arccos--------------------4分

　 要想使粒子射出后能打到x轴上，必须满足条件为φ＞π/2

即r＞　　　　　　 ----------------------------------5分

20.⑴根据法拉第电磁感应定律E_n=100π(πr_n²)sinωt…………..4分　　　　　　　　 

⑵第一环中的感应电动势最大值E_1m=100π(πr₁²)…………………………...

第一环中的电阻R₁=0.125π×2πr₁……………………………………………

…因此第一环中的电流最大值为I_1m==400r₁=4A ……………………3分

⑶第n环中的感应电动势最大值E_nm=100π(πr_n²)…………………………...

第n环中的电阻R_n=0.125π×2πr_n……………………………………………….

第n环中的电流最大值为I_nm==400r_n……………………………………..3分.

第n环中电流有效值为I_n=400 r_n…………………………………………………..

第n环中电功率为P_n=I_n²R_n=(400 r_n)²×0.125π×2πr_n=4×10⁵r_n³……………….

所以P总=4×10⁵(r₁³+r₂³+r₃³+…+r₇³)= 4×10⁵(1³+3³+5³+…+13³)r₁³=1.9×10³W…5分