人教版选择性必修二测试(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 如图所示,在同一绝缘水平面上固定三根平行且等间距的长直通电导线、、,导线中通有大小相等的恒定电流。已知导线受到的安培力方向向左,则下列说法正确的是( )
A. 导线中电流方向一定与导线中电流方向相同 B. 导线受到的安培力一定向右
C. 导线、受到的安培力的大小不一定相等 D. 导线受到的安培力一定最大
2. 医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极和以及磁极和构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极、均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极、之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点的距离为,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为,磁感应强度的大小为则血流速度的近似值和电极、的正负为
A. ,正、负 B. ,正、负 C. ,负、正 D. ,负、正
3. 如图甲所示,水平传送带足够长,沿顺时针方向匀速运动,某绝缘带电物块无初速度的从最左端放上传送带。该装置处于垂直纸面向外的匀强磁场中,物块运动的图象如图乙所示。物块带电量保持不变,下列说法正确的是( )
A. 物块带正电
B. 后物块与传送带共速,所以传送带的速度为
C. 传送带的速度可能比大
D. 若增大传送带的速度,其它条件不变,则物体最终达到的最大速度也会增大
4. 如图所示,一线状粒子源垂直于磁场边界不断地发射速度相同的同种离子,不考虑离子间的相互作用,则离子经过磁场的区域阴影部分可能的是( )
A. B.
C. D.
5. 如图为一质谱仪的原理图,粒子源中有大量电量均为而质量不同的带电粒子,从进入间的加速电场,加速后进入电场强度和磁感应强度恒定不变的速度选择器间,能通过狭缝的粒子竖直向下垂直进入磁感应强度为的匀强磁场中,偏转后打到水平照相底片上形成谱线。若粒子在匀强磁场中的偏转距离为,不计粒子重力,则与的关系式为( )
A. B. C. D.
6. 矩形导线框固定在匀强磁场中,如图甲所示磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,则( )
A. 从时间内,导线框中电流的方向为
B. 从时间内,导线框中电流越来越小
C. 从时间内,导线框中电流的方向始终为
D. 从时间内,导线框边受到的安培力越来越大
7. 如图甲所示,是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为,电阻为在金属线框的下方有一匀强磁场区域,和是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的边平行,磁场方向与线框平面垂直。现金属线框由距的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度时间图象,图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量。可知( )
A. 金属框初始位置时边到边界的高度为
B. 金属框的边长为
C. 磁场的磁感应强度为
D. 在进入磁场过程中金属框产生的热量为
8. 将图甲所示的正弦式交变电流加在图乙所示的理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈匝数比,电路中电表均为理想交流电表,定值电阻,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是( )
A. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B. 时,电压表示数为
C. 消耗的电功率为
D. 温度升高时,电流表示数增大
9. 年下半年,东北一些地区、一些时段实行了限电、停电,引起人们对输电、用电、节能的关注。某电站的电能输送示意图如图所示,升压变压器与降压变压器间输电线总电阻为,升压变压器原、副线圈匝数之比,降压变压器原、副线圈匝数之比。变压器均为理想变压器,如果发电机的输出电压为,用户输入端电压为,用户消耗电功率为,则输电线上消耗电功率为( )
A. B. C. D.
10. 如图是某温度检测和光电控制加热装置的原理图,为热敏电阻温度升高,阻值减小,用来探测加热电阻丝的温度;为光敏电阻光照强度增大,阻值减小,接收小灯泡的光照。其他电阻均为定值电阻。当处温度升高后,下列说法正确的是( )
A. 灯泡将变暗 B. 的电压将增大
C. 的功率将增大 D. 的电压变化量与的电流变化量的比值不变
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
11. 如图是磁流体发电机工作原理示意图。发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为、、,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。发电通道处于匀强磁场中,磁感应强度为,方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动,运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差,使得电离气体以不变的流速通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息回答下列问题:
判断发电机导体电极的正负极,求发电机的电动势
发电通道两端的压强差
若负载电阻阻值可以改变,当减小时,电路中的电流会增大但当减小到时,电流达到最大值饱和值当继续减小时,电流就不再增大,而保持不变。设变化过程中,发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求和。
12. 如图,左侧为一对平行金属板,平行金属板长度 ,极板间距也为 ,两金属板间电压为 ,上极板带正电荷。现有一质量为、电荷量为的负电荷从左侧中点处,以初速度沿平行于极板方向射入,然后进入右侧匀强磁场中。匀强磁场紧邻电场,宽度为 ,匀强磁场上下足够长,方向垂直纸面向里,磁感应强度不计粒子重力,不计电场、磁场的边缘效应。试求:
带电粒子射出金属板时速度的大小、方向;
带电粒子在磁场中运动的时间以及从匀强磁场射出时的位置。
13. 如图所示,一束质量为、电荷量为的粒子,恰好沿直线从两带电平行板正中间通过,沿圆心方向进入右侧圆形匀强磁场区域,粒子经过圆形磁场区域后,其运动方向与入射方向的夹角为弧度。已知两平行板间与右侧圆形区域内的磁场的磁感应强度大小均为,方向均垂直纸面向里,两平行板间电势差为,间距为,不计空气阻力及粒子重力的影响,求:
粒子进入圆形磁场的速率;
粒子在圆形磁场区域中运动的时间;
圆形磁场区域的半径。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.同向电流相互吸引,异向电流相互排斥。导线越近,磁场越强,安培力越大。故与电流方向反向,对有排斥力,故A错误;
B.电流方向可能与同向,也可能反向,即有可能排斥或吸引,有可能排斥或吸引。故B错误;
C.、电流同向则安培力大小相等,方向相反。、电流反向则安培力大小不相等。故C正确;
D.当导线的电流方向与导线相同时,导线受到的安培力最大,故D错误。
故选C。
分析本题考查通通电直导线的磁场和安培力。根据电流方向判断磁场方向,再根据电流方向判断导体的受力情况。
2.【答案】
【解析】
【分析】
血液中正负离子流动时,会受到洛伦兹力,发生偏转,正离子往哪一个电极偏转,哪一个电极带正电;
电极、之间会有微小电势差,在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.根据平衡可求出血流速度。
解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向,以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,前后表面形成稳定的电势差。
【解答】
血液中正负离子流动时,根据左手定则,正离子受到向上的洛伦兹力,负离子受到向下的洛伦兹力,所以正离子向上偏,负离子向下偏.则带正电,带负电。
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零,则有:,解得:,故A正确;
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
滑块受重力、支持力、洛伦兹力和静摩擦力,根据图象得到加速度变化情况,根据牛顿第二定律得到洛伦兹力的方向。
本题关键是明确滑块的受力情况,要能够通过图象得到加速度变化情况,然后分析可能出现的情况,基础题目。
【解答】
A.从图象可以看出,滑块的加速度逐渐减小,根据牛顿第二定律,有:,
说明洛伦兹力向上,根据左手定则,滑块带负电荷,故A错误;
B.后物块的是最大,加速度为零,说明摩擦力为零,可能是,也可能是物块与传送带共速,故B错误;
C.如果是洛伦兹力与重力平衡,即,则传送带的速度可能比大,故C正确;
D.如果是洛伦兹力与重力平衡,即,则最大速度与传送带无关,故D错误;
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
粒子在磁场中形成了一系列从左向右的平移圆,要求同学们具有一定的空间想象能力,也可以做出草图分析。
【解答】
因为是速度相同的同种离子,根据可得,所以所有离子的轨迹半径都相同,从线状粒子源发射出来的离子在磁场中的轨迹都是半圆,所以磁场中形成了一系列从左向右的平移圆,根据数学知识可知图像如所示。
故选C。
5.【答案】
【解析】解:通过速度选择器的粒子满足,可得;进入偏转磁场后,由可得,,故A正确,BCD错误。
故选:。
带电粒子在速度选择器中受电场力和洛伦兹力平衡,做匀速直线运动,进入偏转电场后做匀速圆周运动,根据半径公式得出半径。
解决本题的关键知道粒子在速度选择器和偏转电场中的运动规律,掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题要求学生能正确理解图的含义,才能准确的利用楞次定律、左手定律等进行判定;解题时要特别注意,两个时段,虽然磁场的方向发生了变化,但因其变化为连续的,故产生的电流一定是相同的。
【解答】
由题图乙可知,时间内,导线框中磁通量的变化率相同,故时间内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路中电流方向为顺时针,即电流为方向,选项A错误,C正确;
B.从时间内,导线框中磁通量的变化率相同,感应电动势恒定不变,电路中电流大小恒定不变,选项B错误;
D.从时间内,电路中电流大小恒定不变,由可知,与成正比,即先减小后增大,选项D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
图像中图像与轴围成的面积表示物体运动的位移;线圈的边进入磁场时即做匀速运动,由匀速直线运动位移公式求出金属框的边长;
根据平衡条件得到,求出磁感应强度;在进入磁场过程中金属框产生的热等于机械能的减少量;
本题考查法拉第电磁感应定律,关键在于根据图像分析金属框的运动状态。
【解答】
A.由图像知道,线框先做匀加速直线运动,,金属框初始位置的边到边界的高度,故A错误;
B.线圈的边进入磁场时即做匀速运动,所以金属框的边长为,故B错误;
C.由图线可看出,线圈的边进入磁场时即做匀速运动,此时满足,其中,解得,故C错误;
D.在进入磁场过程中金属框产生的热等于机械能的减少量,即,故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【解析】
解:、根据图象可知,周期为,最大值为,,所以可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式:,故A错误。
B、电压表显示的为电压的有效值,且正弦式交流电的有效值等于峰值的,再结合理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比,所以电压表的示数为,故B错误。
C、两端的电压为,根据,可得的电功率为,故C错误。
D、处温度升高时,的电阻减小,所以副线圈的总电阻减小,又副线圈的端电压不变,所以副线圈的电流增大,再结合理想变压器的电流特点,可知电流表示数变大,故D正确。
故选:。
由图象读出交流电的最大值,从而求得有效值,读出周期,书写瞬时值表达式。
由得功率。
根据闭合电路欧姆定律判断电流变化。
考查交流电的图象的读法,明确最大值与有效值之间的数量关系。会求功率,知道电表示数为有效值。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器与电能的输送;解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系,以及知道变压器原副线圈的电流与匝数成反比。
根据用户消耗电功率求出降压变压器副线圈电流;由电流与匝数成反比,可以求得降压变压器输电线上的电流的大小,从而可以求得输电线消耗的功率的大小。
【解答】
由题知,降压变压器副线圈电流,降压变压器原线圈电流,则升压变压器与降压变压器间输电线上消耗电功率,故C正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电路的动态分析。处温度升高时,热敏电阻的阻值减小,电流变大,小灯泡亮度变大,光敏电阻的阻值减小,右边的电路的电流变大,从而分析电压和功率的变化。根据欧姆定律分析的电压变化量与的电流变化量的比值如何变化。
解题的关键是知道光敏电阻和热敏电阻随温度和光照改变电阻的变化,灵活应用闭合电路的欧姆定律和各支路的电压和电流的变化关系。
【解答】
A.当处温度升高时,阻值变小,左边回路中电流增大,小灯泡的功率增大,灯泡将变亮,故A错误;
的光照强度增大,则阻值变小,右侧电路的总电阻变小,总电流变大,的内电压增大,则其路端电压变小,总电流增大,则两端电压增大,所以右侧电路并联部分电压减小,的电压减小,则的功率将减小。的电流减小,而总电流增大,则通过的电流增大,的电压将增大,所以的电压将减小,故BC错误;
D.的电压变化量与的电流变化量, 比值为:,保持不变,故D正确。
故选D。
11.【答案】解:根据左手定则可知,正离子向上偏,负离子向下偏,所以发电机上导体电极为正极、下导体电极为负极
电机的电动势
外电路闭合后:
发电通道内电离气体的等效电阻为:
等离子电离气体等效电流受到的安培力为:
等离子电离气体水平方向由平衡条件得:
联立解得:
当所有进入发电机的等离子全都偏转到导体电极上形成电流时,电流达到最大值,
联立解得:
【解析】由题,运动的电离气体,受到磁场的作用,将产生大小不变的电动势,相当于电源,,外电路闭合后,根据欧姆定律、电阻定律结合平衡条件即可求解压强差;
当所有进入发电机的等离子全都偏转到导体电极上形成电流时,电流达到最大值,根据求解最大电流,根据欧姆定律求解.
12.【答案】【小题】带电粒子在电场中受电场力
粒子沿平行于极板方向射入做类平抛运动,设粒子射出金属板时速度的大小、方向与水平方向夹角为,则有
,
又,,
联立解得
,,
【小题】粒子进入磁场做圆周运动,则有洛伦兹力提供向心力:
,
解得:
因,,磁场宽度为,则由几何关系可知:粒子恰好从上极板向右延长线与磁场右边界交点处射出,如图所示
又
所以带电粒子在磁场中运动时间
【解析】 略
略
13.【答案】解:由粒子在平行板间做直线运动可知,
平行板间的电场强度为,解得;
设该粒子在在圆形区域中做圆周运动的半径为,由洛伦兹力提供向心力可知,
同时有,粒子在圆形磁场区域中运动的时间,
解得;
由几何关系可知,解得。
【解析】本题主要考查牛顿第二定律,向心力,带电粒子在匀强磁场中的运动,带电粒子在复合场中的运动。画出粒子的运动轨迹,根据几何关系求出半径,由半径公式求出速度;求出圆弧所对的圆心角,再由求时间。
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