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《磁场》
一、高考趋势
本章讨论了描述磁场的两个基本物理量——磁感强度和磁通量.引入了描述磁场的物理模型——磁感线.在此基础上重点研究了磁场对电流的作用和磁场对运动电荷的作用.其中磁感强度和磁通量是电磁学的基本概念,应深刻理解;载流导体在磁场的平衡和加速、带电粒子在磁场中的圆周运动等内容应熟练掌握;典型磁场的磁感线分布是解决有关问题的关键,应加强这方面的训练.
历年高考对本章知识的考查覆盖面大,几乎每个知识点都考查到.特别是左手定则和带电粒子在磁场中的运动更是两个命题频率最高的知识点.题目难度大,对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力都要求较高.其中不仅考查对安培力的理解,而且考查能将它和其也力放在一起,去综合分析和解决复杂问题的能力;而带电粒子在磁场中的运动考查能否正确解决包括洛仑兹力在内的复杂综合性力学问题,是考查综合能力的特点.试题题型全面,综合性试题难度为中等偏上.预计今后的题目更趋于综合能力考查.并结合力学构成综合试题来考查分析问题的能力和用数学方法解决问题的能力.
二、知识结构
三、考纲要求
四、夯实基础知识
一、磁场 安培力 电流表的工作原理
1.磁场
(1)磁体和电流周围,运动电荷周围存在的一种特殊物质,叫磁场。
(2)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力方向,就是该点磁场的方向(或者说自由小磁针静止时,N极的指向即为该处磁场的方向).
(3)磁感线:在磁场中画一系列曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟该点磁场方向一致,这一系列曲线即为磁感线.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱.
要记住永久磁体——条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线分布情况.
在磁体外部磁感线是从N极到S极,在磁体内部磁感线又从S极回到N极;因此,磁感线是不相交、不中断的闭合曲线.
(4)电流的磁场——安培定则(右手螺旋定则)
直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场方向都是由安培定则来判定.要掌握在这三种情况下,安培定则的具体使用方法和这三种磁场磁感线的分布情况.
2.磁感应强度
(1)磁感应强度是表示磁场强弱的物理量.
(2)磁感应强度的定义:
在磁场中,垂直于磁场方向的通电导线,受到的安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值,叫做通电导线所在处磁场的磁感应强度.即
(定义式)(不是决定式)(与E=F/q、g=GM/R2的定义类似)
磁感应强度是矢量,其方向就是该处磁场的方向(注意:磁感应强度的方向并非安培力的方向).
(3)单位:特斯拉,简称特,代表符号是T.1T=1N/A·m
(4)匀强磁场:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.
匀强磁场的磁感线是疏密均匀、互相平行的直线.
匀强磁场是最简单但又很重要的磁场,距离很近的两个异名磁极之间的磁场,通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)都可认为是匀强磁场.
3.安培力
(1)安培力的大小:F=BILsinθ(θ是导线和磁场方向的夹角).
(2)安培力的方向:左手定则.
伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把左手放入磁场中,让磁感线从手心穿入,让四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是安培力的方向.
4.电流表的工作原理
(1)电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器.
(2)磁电式电流表的构造:a、磁性很强的蹄形磁铁b、圆柱形铁芯c、套在铁芯上可绕轴转动的铝框d、绕在铝框上的线圈e、铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针.
(3)电流表的工作原理:蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的,如图所示.不管通电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行.当电流通过线圈的时候,线圈上跟铁芯的轴平行的两边都受安培力作用,如图所示,这两个力产生的力矩使线圈发生转动,线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,产生一个阻碍线圈转动的力矩,其大小随线圈转动角度的增大而增大.当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈发生转动的力矩平衡时,线圈停止转动.即:Kθ=NBIS
安培力F∝I,所以I越大,安培力产生的力矩也越大,线圈和指针偏转的角度θ就越大.当线圈中的电流方向改变时,安培力F的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变.所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向.
能力延伸:
1.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系
2.用有效长度计算安培力的大小
如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为l,等于两端点A、D所连直线的长度,其所受的安培力为:F = BIl
3.安培力作用下物体运动方向的判断
(1)电流元法:即把整段电流等效成多段直线电流元用左手定则判断出每小段电流元所受安培力方向再判断合力的方向,然后再确定运动方向.
(2)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流.
(3)利用结论法:
a、当两电流相互平行时,无转动趋势;同向电流相互吸引;反向电流相互排斥;
b、两电流不平行时,有转动到相互平行、电流方向相同的趋势.
利用这些结论分析、判断,可以事半功倍.
二、磁场对运动电荷的作用 质谱仪和回旋加速器
知识要点:
1.磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力
(1)洛伦兹力的大小: f=qvBsinα(α为v与B的夹角)
(2)洛伦兹力的方向:用左手定则来判断.
伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,且与手掌在同一平面内,把左手放入磁场,让磁感线从手心穿入,四指指向正电荷运动的方向(或负电荷运动的反方向),那么拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向.
2.洛伦兹力的特点
由左手定则知,洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向,也垂直于磁场方向.由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以洛伦兹力的瞬时功率P=fvcos90°=0,即洛伦兹力永远不做功.
3.带电粒子在磁场中的运动
(1)若v∥B,带电粒子所受的洛伦兹力f=0,因此带电粒子以速度v做匀速直线运动.
(2)若v⊥B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
①向心力由洛伦兹力提供,即 ②轨道半径公式:
③周期:(与速度无关)
4.质谱仪
(1)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.
(2)质谱仪的原理:
如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子,它们经过电势差为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动,打到照相底片的不同地方,在底片上形成若干谱线状的细线,叫做质谱线.每一条谱线对应于一定的质量,从谱线的位置可以知道圆周的半径r,如果再已知带电粒子的电荷量q,就可以算出它的质量,所以这种仪器叫做质谱仪,如图所示.即
5.回旋加速器
(1)回旋加速器是产生大量高能量的带电粒子的实验设备.
(2)回旋加速器的构造:两个D形金属扁盒,粒子源,D形盒装在真空容器中,巨大的电磁铁,高频电源,引出装置.
(3)原理:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其周期跟运动速率和轨道半径无关,对一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说,这个周期是恒定的.因此,尽管粒子的速率和半径一次比一次增大,运动周期却始终不变,这样,如果在两个D形盒间形成一个交变电场,使它也以相周的周期往复变化,那就可以保证粒子每经过两D形盒之间时都正好赶上适合的电场方向而被加速.
能力延伸:
1.洛伦兹力与安培力的关系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力,而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.
(2)洛伦兹力永不做功,但安培力却可以做功.
2.在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,关键把握“一找圆心,二找半径,三找周期或时间t″的规律.
(1)圆心的确定:因洛伦兹力f指向圆心,根据f⊥v,画出粒子轨迹中的任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的f的方向,沿两个洛伦兹力f画其延长线,两延长线的交点即为圆心,或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上,找出圆心位置.
(2)半径的确定和计算
利用平面几何关系或半径公式,求出该圆的可能半径(或圆心角),并注意以下两个重要的几何特点:
①粒子速度的偏向角φ等于圆心角α,并等于AB弦与切线的夹角θ(弦切角)的2倍,如图所示,即.
②相对的弦切角θ相等,与相邻的弦切角θ′互补,即θ +θ′=180°.
(3)粒子在磁场中运动时间t的确定:利用圆心角与弦切角的关系,或者利用四边形内角和等于360°计算出圆心角α的大小,由公式可求出粒子在磁场中运动的时间t.
(4)注意圆周运动中的有关对称规律
如从某一直线边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出.
3.带电粒子在有界磁场中运动的极值问题
(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切.
(2)当速度v一定时,弧长(或弦长)越长,圆周角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.
4.带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质
(1)当带电粒子所受合外力为零时,将做匀速直线运动或处于静止状态.合外力恒定且与初速同向时做匀变速直线运动,常见的情况有:
①洛伦兹力为零(即v∥B),重力与电场力平衡,做匀速直线运动;或重力与电场力的合力恒定,做匀变速运动.
②洛伦兹力f与重力和电场力的合力平衡,做匀速直线运动.
(2)带电粒子所受合外力做向心力,带电粒子做匀速圆周运动时.由于通常情况下,重力和电场力为恒力,故不能充当向心力,所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡,洛伦兹力是以上力的合力.
(3)当带电粒子受的合力大小、方向均不断变化时,粒子做非匀变速曲线运动
高考过关试题
1、首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是( )
A.安培 B.法拉第 C.奥斯特 D.特斯拉
2、下列关于磁场的说法中,正确的是 ( )
A、只有磁铁周围才存在磁场 B、磁场是假想的,不是客观存在的
C、磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生
D.磁极与磁极,磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用
3.关于磁感线的一些说法, 不正确的是 ( )
A. 磁感线上各点的切线方向, 就是该点的磁场方向
B. 磁场中两条磁感线一定不相交 C. 磁感线分布较密的地方, 磁感应强度较强
D. 通电螺线管的磁感线从北极出来, 终止于南极, 是一条不闭合的曲线
4.由磁感应强度的定义式B=F/IL可知( )
A.若某处的磁感应强度为零,则通电导线放在该处所受安培力一定为零
B.通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时,则该处的磁感应强度一定为零
C.同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的
D.磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关
5. 如图所示, 在水平放置的光滑绝缘杆ab上, 挂有两个相同的金属环M和N.当两环均通以图示的相同方向的电流时,分析下列说法中,哪种说法正确 ( )
A.两环静止不动 B.两环互相靠近 C.两环互相远离 D.两环同时向左运动
6. 一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可( )
A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向
C.适当增大电流强度 D.使电流反向
7.一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方,如图所示,此时小磁针的S极向纸内偏转,这一束粒子不可能的是 ( )
A.向右飞行的正离子束 B、向左飞行的负离子束
C、向右飞行的电子束 D、向左飞行的电子束
8.一个质量为m、带电量为q的粒子,在磁感应强度为B的匀强磁场中作匀速圆周运动.下列说法中正确的是( )
A、它所受的洛伦兹力是恒定不变的; B、它的动量是恒定不变的;
C、它的速度与磁感应强度B成正比; D、它的运动周期与速度的大小无关.
9.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线,则此导线 ( )
A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力
C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培力
10.如图,条形磁铁放在水平桌面上,在其正上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )
A、磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用;
B、磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用;
C、磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用;
D、磁铁对桌面压力增大,受到桌面的摩擦力作用.
11. 如图所示,两根长通电导线M、N中通有同方向等大小的电流,一闭合线框abcd位于两平行通电导线所在平面上,并可自由运动,线框两侧与导线平行且等距,当线框中通有图示方向电流时,该线框将( )
A.ab边向里,cd边向外转动 B.ab边向外,cd边向里转动
C.线框向左平动,靠近导线M D.线框向右平动,靠近导线N
12.有三束粒子,分别是质子(p),氚核()和α粒子,如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场,(磁场方向垂直于纸面向里)则在下面四图中,哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹?( )
13. 一束几种不同的正离子, 垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里, 离子束保持原运动方向未发生偏转. 接着进入另一匀强磁场, 发现这些离子分成几束如图. 对这些离子, 可得出结论 ( )
A、它们的动能一定各不相同 B、它们的电量一定各不相同
C、它们的质量一定各不相同 D、它们的荷质比一定各不相同
14.如图所示,在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,电量q的液滴做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为:( )
A、Eq/g,BgR/E; B、B2qR/E,E/B;
C、B,; D、Eq/g,E/B;
15、十九世纪二十年代,以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,从而提出如下假设:地球磁场是绕地球的环形电流引起的,则该假设中的电流的方向是( )
A.由西向东垂直磁子午线 B.由东向西垂直磁子午线;
C.由南向北沿磁子午线方向 D.由赤道向两极沿磁子午线方向
(注:磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)
16.20世纪50时年代,科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”,认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时,磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流,此电流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场。则外地核中的电流方向为( )
A.垂直磁子午线由西向东 B垂直磁子午线由东向西
C.沿磁子午线由南向北 D沿磁子午线由北向南
17.根据安培的思想,认为磁场是由于运动电荷产生的,这种思想如果对地磁场也适用,而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷,那么由此可断定地球应该( )
A.带负电 B带正电 C.不带电 D无法确定
18.一根沿东西方向的水平导线,在赤道上空自由下落的过程中,导线上各点的电势( )
A.东端最高 B.西端最高 C.中点最高 D.各点一样高
19.在赤道附近有一竖直向下的匀强电场,在此区域内有一根沿东西方向放置的直导体棒,由水平位置自静止落下,不计空气阻力,则导体棒两端落地的先后关系是( )
A.东端先落地 B.西端先落地
C.两端同时落地 D.无法确定
20.在赤道上,地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场,磁感应强度是5×10-5T.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线,长40m,载有20A的电流,地磁场对这根导线的作用力大小是( )
A.4×10-8N B.2.5×10-5N C.9×10-4N D.4×10-2N
21.关于磁通量的说法中,正确的是( )
A.穿过一个面的磁通量等于磁感强度和该面面积的乘积
B.在匀强磁场中,穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积
C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数
D.地磁场穿过地球表面的磁通量为零。
22.为了利用海洋资源,海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速。假设海洋某处地磁场竖直分量为B=0.5×10-4T,水流是南北流向,如图1所示,将两电极竖直插入此处海水中,且保持两电极的连线垂直水流方向。若两电极相距L=20m,与两电极相连的灵敏电压表读数为U=0.2mV,则海水的流速大小为( )
A.10m/s B.0.2m/s C.5m/s D.2m/s
23.指南针静止时,其N极指向如图2中虚线所示。若在其上方放置水平方向的导线,并通以直流电,则指南针转向图中实线位置。据此可知( )
A.导线南北放置,通有向北的电流
B.导线南北放置,通有向南的电流
C.导线东西放置,通有向西的电流
D.导线东西放置,通有向东的电流
24.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电源,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30 ,问当他发现小磁针偏转了60 ,通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比):( )
A.2I B.3I C.I D.无法确定
25.一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里,在墙的西侧处,当放一指南针时,其指向刚好比原来旋转180 ,由此可以断定,这里电缆中电流的方向为( )
A.可能是向北 B.可能是竖直向下 C.可能是向南 D.可能是竖直向上
26.在重复奥斯特的电流磁效应实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应( )
A.平行于南北方向,位于小磁针上方 B.平行于东西方向,位于小磁针上方
C.平行于东南方向,位于小磁针下方 D.平行于西南方向,位于小磁针下方
27.如.图3为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势力U2。( )
A.若飞机从西往东飞,U1比U2高
B.若飞机从东往西飞,U2比U1高
C.若飞机从南往北飞,U1比U2高
D.若飞机从北往南飞,U2比U1高
28.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图4所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则( )
A.ε=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.ε=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
29.假设将指南针移到地球球心处,则指南针的指向( )
A.由于地球球心处无磁场,故指南针自由静止方向不确定
B.根据“同名磁极相斥,异名磁极相吸”可判定指南针N极指向地球北极附近
C.根据“小磁针N极受力方向沿该处磁场方向”可判定N极指向地球南极附近
D.地球对指南针通过地磁场作用,但指南针对地球不产生磁场作用
30.磁性是物质的一种普遍属性,大到宇宙中的星球,小到电子、质子等微观粒子几乎都会呈现出磁性。地球就是一个巨大的磁体,其表面附近的磁感应强度约为3×10-5 ~5×10-5T,甚至一些生物体内也会含着微量强磁性物质如Fe3O4。研究表明:鸽子正是利用体内所含有微量强磁性物质在地磁场中所受的作用来帮助辨别方向的。如果在鸽子的身上缚一块永磁体材料,且其附近的磁感应强度比地磁场更强,则( )
A.鸽子仍能辨别方向 B.鸽子更容易辨别方向
C.鸽子会迷失方向 D.不能确定鸽子是否会迷失方向
31.具有金属外壳的人造地球卫星,在环绕地球做匀速圆周运动时( )
A.如果卫星沿着地球的经线绕地球运动,则在通过地磁场两极上空时,卫星的表面将产生感应电流;
B.如果卫星的运行轨道经过泰国曼谷和日本东京的上空,则它的表面不会产生感应电流;
C.如果卫星在地球同步轨道上运行,它的表面不会产生感应电流;
D.如果卫星表面产生了感应电流,它的机械能将减小,轨道半径减小,运行速率减小。
32.从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子,这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在地磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图5所示,那么( )
A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同
B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱
C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最强
D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
33、如图10-1所示,螺线管两端加上交流电压,沿着螺线管轴线方向有一电子射入,则该电子在螺线管内将做( )
A.加速直线运动 B.匀速直线运动
C.匀速圆周运动 D.简谐运动
34、一束混合的离子束,先径直穿过正交匀强电、磁场,
再进入一个磁场区域后分裂成几束,如图1-1所示,若
粒子的重力不计,这分裂是因为( )
A.带电性质不同,有正离又有负离子
B.速度不同
C.质量和电量的比值不同 D.以上答案均不正确
35、下列关于磁感应强度的说法中,正确的是( )
A.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用,则该点磁感应强度一定为零
B.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度可能不为零
C.一小段通电直导线放在磁感应强度为零的地方,受到的磁场力可能不为零
D.一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F,通电电流为I,导线长为△L,
则磁感应强度B的大小等于F/(I△L)
36、如图所示,连接平行板金属板的导线的一部分CD与另一连接电池的回路的一部分EF平行,CD、EF均在纸面内,金属板与纸面垂直,板间有垂直于于纸面向里的磁场。当一束等离子体射入两金属板中间时,关于CD段导线将受到
力的作用,下列说法正确的是( )
A.等离子体从右方射入,CD受力的方向背离EF
B.等离子体从右方射入,CD受力的方向指向EF
C.等离子体从左方射入,CD受力的方向背离EF
D.等离子体从左方射入,CD受力的方向指向EF
37.一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位
置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知
线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为( )
A.位置Ⅰ逆时针方向,位置Ⅱ逆时针方向 B.位置Ⅰ逆时针方向,位置Ⅱ顺时针方向
C.位置Ⅰ顺时针方向,位置Ⅱ顺时针方向 D.位置Ⅰ顺时针方向,位置Ⅱ逆时针方向
38.1931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,如果只有N极的磁单极子从上到下穿过图示的超导线
圈,如图所示。那么,从上向下看,超导线圈上将出现( )
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.顺时针方向的持续流动的感应电流
D.逆时针方向的待续流动的感应电流
39、边长为L的正方形线框,电阻为R,以恒定的速度v沿x轴运动,并穿过如图甲所示的匀强磁场区域,若设沿x轴正方向为力的正方向,线框在图示位置时作为零时刻,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为乙图中的( )
40、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积),为了简化,假设流量计是如图5-6-4所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ.不计电流计的内阻,则可求得流量为( )
A. B.
C. D.
41.一回旋加速器当外加磁场一定时,可把α粒子加速到v,它能把质子加速到速度为( )
A.v B.2v C.0.5v D.4v
42.如图所示为电视机显像管中电子束偏转的示意图.磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向( )
A.向上 B.向下 C.向左 D.向右
43、如图所示为电视机显像管及其偏转线圈(L)的示意图,如果发现电视画面的幅度比正常时偏小,可能是下列哪些原因引起的( )
A.电子枪发射能力减弱,电子数减少
B.加速电场的电压过高,电子速率偏大
C.偏转线圈匝间短路,线圈匝数减少
D.偏转线圈的电流过小,偏转磁场减弱
44、下列说法中正确的是( )
A.电荷处在电场强度为零的地方,受到的电场力一定为零.
B.一小段通电导线放在磁场强度为零的地方,受到的磁场力一定为零.
C.电荷在某处不受电场力作用,则该处电场强度为零.
D.一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感强度一定为零.
E.表征电场中某点的强度,是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值.
F.表征磁场中某点强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值.
45、条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环 中心,如图,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大变为Ⅱ,那么圆环内磁通量变化的情况是( )
A.磁通量增大 B.磁通量减小 C.磁通量不变 D.条件不足,无法确定
46、来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将( )
A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转
C.相对于预定地点稍向西偏转 D.相对于预定地点,稍向北偏转
47、初速为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出, 直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则( )
A.电子将向右偏转,速率不变 B.电子将向左偏转,速率改变
C.电子将向左偏转,速率不变 D.电子将向右偏转,速率改变
48.一段通电直导线平行于磁场方向放入磁场中,如图,以左端点为轴在竖直平面内转过900的过程中,导线受到的安培力将( )
A大小不变,方向也不变 B由零逐渐增大,方向随时改变
C由零逐渐增大,方向不变 D由最大逐渐减小到零,方向不变
49.将电视机的插头接在交流电路中,通电后与插头相连的两导线之间的电磁相互作用力是( )
A始终相吸 B始终相斥
C时而相吸,时而相斥 D无法确定
50.如图,在电磁铁上方放一可自由移动的闭合线圈abcd,线圈平面与电磁铁处于同一竖直平面内,当通入如图所示的电流时,线圈的运动情况是( )
A ab边转向纸外,cd边转向纸内,同时向下运动
B ab边转向纸外,cd边转向纸内,同时向上运动
C ab边转向纸内,cd边转向纸外,同时向下运动
D ab边转向纸内,cd边转向纸外,同时向上运动
51.一个质子和一个α粒子沿垂直于磁感线方向从同一点射入一个匀强磁场中,若它们在磁场中的运动轨迹是重合的,则它们在磁场中( )
A运动的时间相等 B加速度的大小相等 C动量的大小相等 D动能的大小相等
52.如图,在倾角为α的光滑斜面上,放置一根长为L,质量为m,通过电流为I的导线,若使导线静止,应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为( )
A B=mgsinα/IL,方向垂直斜面向下
B B=mgsinα/IL,方向垂直水平面向上
C B=mgtanα/IL,方向竖直向下
D B=mgsinα/IL,方向水平向右
53.如图,带电平行金属板中匀强电场方向竖直上,匀强磁场方向垂直纸面向里,带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止滑下,经过1/4圆弧轨道从端点P(切线水平)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动,现使带电小球从比a点稍低的b点由静止滑下,在经过P点进入板间的运动过程中( )
A带电小球的动能将会增大
B 带电小球的电势能将会增大
C带电小球所受洛伦兹力将会减小
D带电小球所受电场力将会增大
54.如图,用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中,空气阻力不计,当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时( )
A小球的动能相同 B丝线所受的拉力相同
C小球所受的洛伦兹力相同 D小球的向心加速度不相同
55.如图,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块,a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段( )
A a、b一起运动的加速度减小
B a、b一起运动的加速度增大
C a、b物块间的摩擦力减小
D a、b物块间的摩擦力增大
56、如图,MN为正对的两个平行板,可以吸附打到板上的电子,两板间距离为d,板长为7d。在两个平行板间只有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。若有电量为e的电子流,从左侧不同位置进入两板间的虚线框区域,已知电子的动量大小为p,方向平行于板。为了使进入两板间的电子都能打到两板上,被两板吸收,磁场的磁感应强度大小取值可能是下述四个值中的( )
①B= ②B= ③B= ④B=
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
57、如图,ab和cd为两条相距较远的平行直线,ab的左边和cd的右边都有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,虚线是由两个相同的半圆及和半圆相切的两条线段组成。甲、乙两带电体分别从图中的A、D两点以不同的初速度开始向两边运动,轨迹正好和虚线重合,它们在C点碰撞后结为一体向右运动,若整个过程中重力不计,则下面说法正确的是( )
A.开始时甲的动量一定比乙的小
B.甲带的电量一定比乙带的多
C.甲、乙结合后运动的轨迹始终和虚线重合
D.甲、乙结合后运动的轨迹和虚线不重合
58、如图,在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道,水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直。一个带正电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M滑下,则下列说法中正确的是( )
(A)滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大
(B)滑块从M点到最低点所用的时间比磁场不存在时短
(C)滑块经过最低点时的速度与磁场不存在时相等
(D)滑块从M点滑到最低点所用的时间与磁场不存在时相等
59、超导是当今高科技的热点,当一块磁体靠近超导体时,超导体会产生强大的电流 ,对磁体有排斥作用。这种排斥作用可使磁体悬浮空中,磁悬浮列车采用了这种技术。?
(1)超导体产生的强大电流,是由于( )?
A.超导体中磁通量很大;?B.超导体中磁通量变化率很大;?
C.超导体电阻极小? D.超导体电阻极大?
(2)磁体悬浮的原理是( )?
A.超导体电流的磁场方向与磁体相同;?B.超导体电流的磁场方向与磁体相反;?
C.超导体使磁体处于失重状态;? D.超导体产生的磁力与磁体重力平衡?
60.某地地磁场磁感应强度大小为B=1.6×10-4特,与水平方向夹角53°,其在水平面内S=1.5米2的面积内地磁场的磁通量为( )?
A.1.44×10-4韦伯 B.1.92×10-4韦伯?C.1.92×10-5韦伯 D.1.44×10-5韦伯
61.下列说法正确的是( )?
A.除永久磁铁以外,一切磁场都是由运动电荷产生的;B.一切磁现象都起源于运动电荷;?C.一切磁作用都是运动电荷通过磁场发生的;? D.有磁必有电,有电必有磁。?
62.关于磁感强度B,下列说法中正确的是( )?
A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关;?
B.磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致;?
C.在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零;?
D.在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大。?
63.如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两环的磁通量a和b大小关系为( )?
A. a>b B. a<b? C. a=b D.无法比较?
64.在稀硫酸溶液中有一浮子,它的上部是一轻金属环,下部是分开的铜片和锌片,一开始金属环如图所示放置,松开浮子后,则( )?
A.浮子一直保持静止不动?
B.浮子将不停地转动?
C.浮子将转过90°后再保持静止?
D.浮子将转过180°后再保持静止?
65.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用N表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较( )?
A.N减小,f=0 B.N减小,f≠0?
C.N增大,f=0 D.N增大,f≠0?
66.如图所示,匀强磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里,通电导线AC由位置(1) 绕固定轴A在纸面内转到位置(2),在这两个位置上AC受安培力大小用F表示,安培力F的力矩用M表示,则( )?
A.F变大,M变大 B.F变小,M变小?
C.F不变,M不变 D.F不变,M变小?
67.如图所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上,且能自由移动,若线圈内通以大小不等的同向电流,则它们运动的情况是( )?
A.都绕圆柱转动? B.以不等的加速度相向运动?
C.以相等的加速度相向运动? D.以相等的加速度相背运动?
68.如图,接通电键K的瞬间,用丝线悬挂于一点可自由转动的通电直导线AB将( )?A.A端向上,B端向下,悬线张力不变?
B.A端向下,B端向上,悬线张力不变
C.A端向纸外,B端向纸内,悬线张力变小?
D.A端向纸内,B端向纸外,悬线张力变大?
69.如图,矩形通电线圈全都置于匀强磁场(图中磁场未画出)中,磁场方向垂直线圈平面,将线圈由静止释放,线圈将(不计线圈的质量)( )
A.只能发生平动? B.只能发生转动?
C.既能发生平动又能发生转动D.绝不会发生平动,也不会发生转动70.如图为电视机显像管的偏转线圈的示意图,线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子,它的方向由纸内垂直指向纸外,当偏转线圈中的电流方向如图所示时,电子束应( )?
A.向左偏转 B.向上偏转? C.向下偏转 D.不偏转?
71.如图,让闭合线圈abcd从高h处下落后,进入匀强磁场中,在bc边开始进入磁场,到ad边刚进入磁场的这一段时间内,表示线圈运动的v-t图像可能是下图中的哪几个 ( )?
72.如图,有a、b、c、d四个带等量的同种电荷,质量满足ma=mb<mc=md的离子,以不等的速度va<vb=vc<vd进入速度选择器后有两种离子从速度选择器中射出,进入B2磁场,由此可判定( )?
A.射向P1的是a离子? B.射向P2的是b离子?
C.射到A1的是c离子? D.射到A2的是d离子?
73.一电子在匀强磁场中以一正电荷为圆心在一圆轨道上运行,磁场方向垂直于它的运动平面,电场力恰好是磁场力的3倍。电子电量为e,质量为m,磁感强度为B,那么电子运动的角速度可能为( )?
A.4Be/m B.3Be/m C.2Be/m D.Be/m?
74、(1993高考)两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中。设r1、r2为这两个电子的运动道半径,T1、T2是它们的运动周期,则 ( )
(A)r1=r2,T1≠T2 (B)r1≠r2,T1≠T2
(C)r1=r2,T1=T2 (D)r1≠r2,T1=T2
75、(1995高考)两个粒子,带电量相等,在同一匀强磁场中只受磁场力而作匀速圆周运动.
A.若速率相等,则半径必相等; B.若质量相等,则周期必相等;
C.若动量大小相等,则半径必相等; D.若动能相等,则周期必相等.
76、(1994高考)质子和α粒子在同一匀强磁场中作半径相同的圆周运动。由此可知质子的动能E1和α粒子的动能E2之比E1:E2等于( )。
(A)4:1 (B)1:1 (C)1:2 (D)2:1
77、(05福建)如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域。不计重力,不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中。哪个图是正确的?( )
二填空题
1、如图所示,带电液滴从h高处自由落下,进入一个匀强电场与匀强磁场互相垂直的区域,磁场方向垂直纸面,电场强度为E,磁感强度为B。已知液滴在此区域中作匀速圆周运动,则圆周运动的半径R=___________
1题图 2题图 3题图 6题图
2.如图所示,质量为m,带电量为+q的粒子,从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入,已知两板间距为d,磁感强度为B,这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域(不计重力)。今将磁感强度增大到某值,则粒子将落到极板上。当粒子落到极板上时动能为____________________。?
3.如图所示为电磁流量计示意图。直径为d的非磁性材料制成的圆形导管内,有可以导电的液体流动,磁感强度为B的匀强磁场垂直液体流动的方向而穿过一段圆形管道。若测得管壁内a、b两点间的电势差为U,则管中液体的流量Q=___________m3/S?
4.质子和α粒子在同一匀强磁场中作匀速圆周运动的半径相同,则质子和α粒子的动量之比为___________,加速度之比为_________,周期之比为__________。?
5.1997年来,国外某大学做了一个实验:有一个圆筒形超导磁体,其中心部位有一个直径为5cm的空洞,把水放入空洞中,然后让磁体产生21T的磁场,结果发现水在空中悬浮了起来。请用已学过的化学知识,对产生该现象的原因进行解释: ________________。
6.如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架,三边长度分别为3L、4L 、5L, 电
阻丝L长度的电阻为r。框架与一电动势为ε,内阻为r的电源相连通,垂直于框架平面有磁感强度为B的匀强磁场,则框架受到的磁场力大小为__ ___,方向是_______。
7.如图所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的
一端均可绕固定转动轴O自由转动,另一端b互相接触,组成一个正方
形线框,正方形线框每边长度均为l,匀强磁场的方向垂直桌面向下。
当线框中通以图示方向的电流I时,两金属棒在b点的相互作用力为f,
则此时磁感强度的大小为_________(不计电流产生的磁场)
三解答题
1.如图5-6-7所示,为显象管电子偏转示意图,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OP0=L)。设某一时刻电子束打到光屏上的P点,求PP0之间的距离。
2.如图5-6-9所示为一个电磁流量计的示意图,截面为正方形的磁性管,其边长为d,内有导电液体流动,在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场,磁感应强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U,求管内导电液体单位时间的流量Q。
3.如图5-6-10所示的装置是一个高真空玻璃管,管中封有若干个金属电池,电极C是阴极,电子由此射出,电极A是阳极,保持在一高的正电位上,大多数电子都打到电极A,但是电极A中有一小孔,可以使一部分电子通过,这些穿过小孔的电子又被另一电极Aˊ所限制,Aˊ上有另一小孔,所以只有一细束的电子可以通过P与Pˊ两极板间的区域,电子通过这两极板区域后打到管的末端,使末端S处的荧光物质发光。水平放置的偏转板相距为d,长度为L,它的右端与荧光右端的距离为D。(1)当偏转板上不加电场和磁场时,电子水平打到荧光屏的O点;(2)当两偏转极板只加一匀强电场(场强为E)时,在荧光屏上S点出现一亮点,测出OS=H;(3)当偏转板中又加一垂直纸面向里的匀强磁场(磁感应强度为B)时发现电子又打到荧光屏的O点。若不考虑电子的重力,且荧光屏球面的曲率半径很大,可以近似视为平面。试根据上述测量数据求出电子的荷质比e/m。
4.如图5-6-11所示,厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电热差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电热差U、电流I和磁感应强度B的关系 式中的比例系数K称为霍尔系数。
霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两面之间就会形成稳定的电势差。
设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e。回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势_____下侧面A的电势(填高于、低于或等于)
(2)电子所受的洛仑兹力的大小为______。
(3)当导体板上下两面之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为_____。
(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件,证明霍尔系数为,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。
5.在原子反应堆中抽动液态金属等导电液时,由于不允许传动机械部分与这些流体相接触,常使用一种电磁泵.图5-6-12表示这种电磁泵的结构.将导管置于磁场中,当电流I穿过导电液体时,这种导电液体即被驱动.若导管的内截面积为a×h,磁场区域的宽度为L,磁感强度为B,液态金属穿过磁场区域的电流为I,请分析电磁泵工作的原理并求驱动所产生的压强差是多大?
6.目前,世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能,如图5-6-13所示,表示出了它的发电原理:将一束等离子体(即高温下申离的气体,含有大量的带正电和带负电的微粒,而从整体上呈中性),喷射入磁场,在场中有两块金属极板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,如果射入磁场的离子体的速度为v,金属平板的面积为S,极间距离为d,匀强磁场磁感强度为B,方向与v垂直,可调节的电阻R接在两极之间,设电离气体充满两极间的空间,其电阻率为ρ.
求(1)通过电阻R的电流的大小和方向.
(2)两板间的电压.
(3)两极间的电场强度为最大的条件,以及最大电场强度值.
(4)磁流体发电是一项新兴技术,有兴趣的同学可以找来有关的报纸、杂志看看。
7.如图5-6-14所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为 、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为 的小喷口,喷口离地的高度为 .管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒 、 ,其中棒 的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.当棒 中通有垂直纸面向里的恒定电流 时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为 .若液体的密度为 ,不计所有阻力,求:
(1)活塞移动的速度;
(2)该装置的功率;
(3)磁感强度 的大小;
(4)若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.
8.如图5-6-15所示为贝恩布里奇(Bainbridge)设计的用来测量同素荷质比的仪器。有一束速度相同的同位素离子速(有两种离子)以相同的速度通过狭缝S1、S2,向下运动到两极板P1、P2之间,在这两极板之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,同时加一水平向右的匀强电场,电场强度为E,调节E、B,使离子沿着直线通过狭缝S3,然后进入半圆形的匀强磁场区域,此区域的磁感应强度为Bˊ,最后离子在此匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个圆周打到照相底片上D1、D2两点,测量出S3D1=L1,S3D2=L2。试求这两种离子的荷质比。
9.图5-6-16是一种获得高能带电粒子的加速器的示意图.在真空环形区域内存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小可以调节的均匀磁场.被加速的带电粒子质量为m,电荷量为+q,它在环形磁场中做半径为R的匀速圆周运动.环形管道中的平行加速电极板A和B的中心均有小孔让带电粒子通过.开始时A、B的电势均为零,每当带电粒子穿过A板中心小孔时,A板的电势立即升高到U(B板电势始终为零),粒子被电压为U的电场加速后从B板中心小孔穿出时,A板电势降为零;带电粒子在磁场力作用下沿半径为R的圆形轨道运动,再次穿过A板中心小孔时,A板电势又升高到U,粒子再次被加速;动能不断增加,但做圆周运动的轨道半径不变.
(1)设带电粒子从A板小孔处由静止开始被电场加速,A板电势升高到U时开始计时;求粒子沿环形通道绕行n圈,回到A板中心小孔时,其动能多大?
(2)为了保证带电粒子在环形磁场中能沿半径为R的圆轨道做匀速圆周运动,磁场的磁感应强度必须周期性地递增;求粒子绕行第n圈时,磁感应强度多大?
(3)带电粒子沿环形通道绕行n圈回到A板中心小孔处,共用多少时间?
10.磁流体发电是一种新型发电方式,图5-6-17中的图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管,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略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示。发电导管内有电阻率为的高温、高速电离气体沿导管向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时电离气体流速为,电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差维持恒定,求:
(1)不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大;
(2)磁流体发电机的电动势E的大小;
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率P。
11.核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图5-6-18所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/㎏,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。
求:(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度。
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度。
12.正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图5-6-19甲所示(俯视图),位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”,经过加速器加速后的正、负电子被分别引入该管道时,具有相等的速率v,它们沿着管道向相反的方向运动.在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁,即图中的A1、A2、A3……An共有n个,均匀分布在整个圆环上,每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场,并且方向竖直向下,磁场区域的直径为d,改变电磁铁内电流的大小,就可改变磁场的磁感应强度,从而改变电子偏转的角度.经过精确的调整,首先实现电子在环形管道中沿图甲中粗虚线所示的轨迹运动,这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一条直径的两端,如图乙所示.这就为进一步实现正、负电子的对撞作好了准备.
(1)试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向旋转的;
(2)已知正、负电子的质量都是m,所带电荷都是元电荷e,重力可不计,求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小.
13.如图5-6-20,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r0。在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感强度的大小为B,在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两极之间的电压U应是多少?(不计重力,整个装置在真空中。)
14、如图所示,竖直绝缘杆处于彼此垂直,大小分别为E和B的匀强电磁场中,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向外,一个质量为m,带正电为q的小球从静止开始沿杆下滑,且与杆的动摩擦因数为μ,问:
⑴小球速度多大时,小球加速度最大?是多少?
⑵小球下滑的最大速度是多少?
15、如图,abcd是一个正方形的盒子,在cd边的中点有一小孔e,盒子中存在着沿ad方向的匀强电场,场强大小为E,一粒子源不断地从a处的小孔沿ab方向向盒内发射相同的带电粒子,粒子的初速度为v0,经电场作用后恰好从e处的小孔射出。现撤去电场,在盒子中加一方向垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B(图中未画出),粒子仍恰好 从e孔射出。(带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略)
⑴所加的磁场方向如何?
⑵电场强度E与磁感应强度B的比值多大?
16、如下左图所示,空间存在着以x=0平面为理想分界面的两个匀强磁场,左右两边磁场的磁感应强度分别为B1和B2,且B1∶B2=4∶3。方向如图,现在原点O处有一静止的中性粒子,突然分裂成两个带电粒子a和b,已知a带正电荷,分裂时初速度方向沿x轴正方向。若a粒子在第4次经过y轴时,恰与b粒子相遇。(1)在右图中,画出a粒子的运动轨迹及用字母c标出a、b两粒子相遇的位置(2)a粒子和b粒子的质量比ma∶mb为多少。
17、如图所示,在底边长为 L,顶角为120的等腰三角形 a、b、c 所围区域内有磁感应强度为 B,方向垂直纸面向外的匀强磁场.某时刻静止于 b 点处的原子核 X 发生了 衰变,衰变后的 粒子沿ba的方向射入磁场,经磁场偏转后恰好由 c 点射出且与 ca 边相切。已知 粒子的质量为 m,电量为 2e,剩余核的质量为 M,若衰变过程中释放的核能全部转化为动能,求:
(1)衰变后的 粒子的速度大小;
(2)衰变过程中释放的核能。
18、如图所示,匀强电场的场强E=4V/m,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向垂直纸面向里。一个质量为m=1g、带正电的小物块A,从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速度下滑,当它滑行0.8m到N点时就离开壁做曲线运动。当A运动到P点时,恰好处于平衡状态,此时速度方向与水平成45°角,设P与M的高度差H为1.6m。求:
(1)A沿壁下滑时摩擦力做的功。
(2)P与M的水平距离s是多少?
19、如图9所示,坐标系xoy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x负方向的匀强电场.一个质量为m、带电量为q的油滴经图中M(-a,0)点(a>0),沿着与水平方向成α角斜向下作直线运动,进入x>0区域,求:
(1)油滴带什么电荷 油滴做匀速直线运动还是匀变速直线运动 请说明理由;
(2)油滴在M点运动速度的大小;
(3)油滴进入x>O区域,若能到达x轴上的N点(在图9中未标出),油滴在N点时速度大小是多少
20、如图所示,两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN,竖直置于区域足够大的水平方向匀强磁场中,两电容器极板上端和下端分别在同一水平线上。已知P、Q和M、N板间距都是d,板间电压都是U,极板长度均为l。今有一电子从极板边缘的O点以速度v0沿P、Q两板间的中心线进入并匀速直线运动穿过电容器,此后经过磁场偏转又沿竖直方向进入并匀速直线运动穿过电容器M、N板间,穿过M、N板间电场后,再经过磁场偏转又通过O点沿竖直方向进入电容器P、Q极板间,循环往复。已知电子质量为m,电量为e,重力不计。
(1)Q板和M板间的距离x满足什么条件时,能够达到题述过程的要求?
(2)电子从O点出发至第一次返回到O点经过了多长时间?
21、如图,由电容器和磁场组成一射线管,电容器极板长L1=5cm, 两板间距d=5cm,两端加电压U=10V,电容器右侧有一宽度为L2=5cm弱磁场区域,其磁感强度B=10-5T,方向竖直向下,在磁场边界的右边s=10m处,放置一个标有坐标的屏,现有初速v0=107m/s的负离子束从电容器中心水平向右入射(荷质比).若不加电压和磁场时,离子束恰打在坐标的原点上,那么加上电压后离子束应打在坐标纸上的哪个位置?(结果精确到0.1cm)
22.某地地磁场的磁感应强度大小为B=1.6×10-4特,与水平方向夹角53°。求在水平面内S=1.5米2的面积内地磁场的磁通量。?
23.如图所示为电流表的构造,图甲为蹄形磁铁与铁心间磁场的示意图,图乙中abc d表示的是电流计中的通电线圈。ab=cd=1cm,ad=bc=0.9cm,共有50匝,线圈两边所在位置 的磁感应强度为0.5特,已知线圈每转1°,弹簧产生的阻碍线圈偏转的力矩为2.5×10- 8N·M。?
(1)当线圈中电流为0.6毫安时,指针将转过多少度 ?
(2)如果指针的最大偏转角为90°,则这只电流计量程是多少 ?
(3)当指针偏转角为40°角时,通入线圈的电流多大 ?
甲 乙
24.如上图,从阴极K发射的热电子,通过加速电压后,垂直射入宽为L=30厘米的匀 强 磁场中。已知加速电压为U=1.25×104V,磁感应强度B=5×10-4T,求:(1)电子 在磁场中的加速度大小 ?
(2)电子离开磁场时,偏离原方向的距离d及偏转角α各是多少 ?
(3)若想使偏转角α=π,则加速电场U= ?
25.如图所示,静止在负极极板附近的带负电的微粒m1在MN间突然加上电场时开始运动,水平匀速地击中速度为零的中性微粒m2后粘合在一起恰好沿一段圆弧运动落在N极板上 ,若m1=9.995×10-7kg,带电量q=10-8c,电场强度E=103v/m,磁感强度B =0.5T,求m1击中m2时的高度,m1击中m2前瞬时速度,m2的质量及m1和m2粘合体做圆弧运动的半径。?
参考答案(仅供参考)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C D D AD B C C D A A
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
C C D A B B A A A D
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
CD B B B D A AC A C C
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
AC C B C B AD B D B B
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
B C BCD ABCE B B A B B C
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
D AC AB A AC A BC CD C(BD) B
61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
BC D A A C C C D D C
71 72 73 74 75 76 77 78 79 80
ABD A AC D BC B A
二填空题
1、E/B 2.(mv2-qdvB) 3.πdU/4B 4.1∶2,4∶1,1∶2
5.由于水分子具有极性,高强度的外磁场引起水分子排列取向一致,导致整个水体具有极性。?
6. 在框架平面内垂直于ac斜向上? 7.f/Il?
三解答题
1. 2.Q= 3.e/m=HE/[B2L(D+L/2)] 4.(1)低于 (2)eVB (3)Be/h (或eVB) 5.BI/a 6、(1)B到R到A Bdvs/(Rs+ρd)(2) BdvsR/(Rs+ρd)
(3)外电路断开电场强度最大Emax=BV
7.(1) (2)
(3)
(4)喷口液体的流量减少,活塞移运速度减小,或磁场变小等会引起电压表读数变小.
8.(q/m)1=2E/BˊBL1, (q/m)2=2E/BˊBL2。 9.(1)nqU (2)
(3)
10.(!) (2) (3)
11.(1) (2)
12.(1)正电子逆时针 负电子顺时针 (2) 13.
14、⑴当Bqv<qE时,压力FN水平向左,小球下滑加速度
a=(mg-μFN)/m=g-μ(qE-Bqv)/m
由上式可知a随v增加而增加,即小球做加速度增大的加速运动
当Bqv0=qE时,压力FN=0,此时v0=E/B,加速度达最大值amax=g
⑵当Bqv>qE时,压力FN水平向右,小球下滑加速度
a’=(mg-μFN)/m=g-μ(Bqv-qE)/m
由上式可知a’随v增加而变小,即小球做加速度减小的加速运动
当a’=0时,速度达最大值
mg=μ(Bqvmax-qE)
∴vmax=(mg+μqE)/Bq
15、⑴由于在电场作用下从e孔射出,则该带电粒子应带负电,而只有磁场时粒子要仍从e孔射出,由左手定则可判断出该磁场方向应向纸里。
⑵在只有电场时,沿初速度方向匀速,故t=L/2v0(L为正方形边长)
沿电场方向:L=
由以上两式解得:E=
在只有磁场时,其运动轨迹如图,设其轨道半径r,则
r2=()2+(L-r)2
解得r=5L/8 而r=mv0/qB
得:B=8mv0/5Ql
即E/B=5v0
16、(1)a粒子轨迹如图
(2)设两粒子电量分别为qa、qb,速度大小分别为va、vb分裂时动量守恒mava=mbvb=p ①
电荷守恒qa-qb=q ②
⑤
两粒子相遇时在图中C点,粒子从分裂到相遇所用时间为ta、tb,且ta=tb ⑥
由⑥、⑦、⑧式得
17、(1)设 X 核衰变时放出的 粒子的速度为 v0,在磁场中做圆周运动的半径为 R,则由右图可知
又
所以
(2)设剩余核获得的速度大小为 v,因衰变过程中动量守恒,故有
0=mv0 -Mv
所以
衰变过程中获得的核能为
解得
18、(1)在N点:qV1B-Eq=0
得V1=E/B=2m/s
从M到N:mgh+Wf=-0
得:Wf=-6×10-3J
(2)在P点:qV2Bcos450-Eq=0
得V2=2m/s
并有 Eq=mg
从M到P:mgH+Wf-Eqs=-0
得s=0.6m
19、(1)由于油滴做直线运动,且油滴受重力、电场力为恒力,所以洛仑兹力大小方向也是不变的,如图2所示.由于油滴所受洛仑兹力大小方向不变,所以其速度v大小方向不变,应做匀速直线运动;由洛仑兹力的方向可判断该油滴带正电.
(2)由平衡条件:
qvBcosα=mg
qE=mgtanα
(3)M→N,油滴受qE=mgtanα做负功,重力功为零,洛仑兹力不做功.
根据动能定理,有:
20、(1)因在电容器的极板间洛仑兹力与电场力大小相等,因此有:电子射出电容器后在磁场中做匀速圆周运动,设圆周半径为R,根据洛仑兹力公式和向心力公式有
要使电子能进入M、N板间,则应满足
解得
(2)电子通过一个电容器的时间
设电子在磁场中做圆周运动的周期为T,则有
电子在磁场中运动半个圆周的时间
电子第一次返回到O点的时间
21、通过电场时,粒子受力:
加速度:
穿出电场的时间:
竖直方向速度:v1=a1t1=5×104m/s
又由于d=5cm<
在磁场中,粒子受洛仑兹力:F2=Bqv0
先假定粒子此时沿x轴方向位移及分速度皆可忽略,即粒子沿着从电容器出射方向作直线运动.因此F2为恒力,方向与x轴正方向平行.
由F2产生的附加速度:
因为v2与v0数量级相差了三位,故可忽略不计,也就是上述假定成立.
由此算出x、y方向的位移:
22.=By·S=Bsin53°·S=1.92×10-4wb?
23. (1)M1=NBI1S=1.35×10-6N·M θ1=54°?
(2)Imax=Mmax/NBS=1×10-3(A)=1.0(mA)?
(3)I2=M2/NBS=0.44×10-3(A)=0.44(mA)
24.(1)Ue=mv2 ∴v==6.6×107m/s?
R=mv/eB=0.75m?
a=F/m=BeU/m=5.8×1015m/s2 a=v2/R=5.8×1015m/s2?
(2)d=R- =0.75-=0.063m=6.3cm?
偏转角为α=arcsin=arcsin=23°35′?
(3)偏转角α=π所对应的轨迹如图中(本题例图)虚线组所示,即电子轨迹半径R′≤l,由半径的决定式R′=mv′/eB=/eB≤l?
U′≤=1.98v
25.r=(m1+m2)v′/qB ① m,v=(m1+m2)v′ ②?
∴r≈200m?
υ0
I
Ⅰ
Ⅱ
图5-6-8
图5-6-6
图5-6-4
图1-1
图5
图4
B
图3
图2
东
北 N
南 S
西
图1
S
N
左
右
a
b
c
d
α
m
a
b
P
-
+
B
O
A
α
N
B
F
b
f
a
G
图5-6-7
a
b
液体
图5-6-9
图5-6-10
B
I
d
h
图5-6-11
图5-6-12
图5-6-13
图5-6-14
图5
P1
P2
图5-6-15
图5-6-16
图5-6-17
图7
图5-6-18
图5-6-19
a
c
b
d
O
+q S
图5-6-20
B
E
b
a
c
d
E
e
v0
a
b
c
d
r
L/2
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电场
一、高考趋势
本章内容在高考中主要考查电场的描述性质,带电粒子在电场中的运动,平行板电容器及静电感应的现象等,近几年高考中对本章知识的考查命题频率较高的且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上,尤其在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律和功能原理等联系命题.对考生能力有较好的测试作用.另外平行板电容器也是一个命题频率较高的知识点,是常以小综合题型出现.试题题型全面,一般多以选择、计算形式出现,计算题常常与力学和磁场等内容加以综合的形式出现.从往年的高考统计来看,本部分知识约占试卷题量的百分之十几.
这部分内容在今后的高考命题中仍是重点,命题趋于综合能力考查.且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿运动定律、功和能及交变电流等构成综合试题,来考查分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力.
二、知识结构
三、考纲要求
四、夯实基础知识 电场力的性质
知识要点:
(一)库仑定律
1.电荷:自然界存在正负两种电荷,电荷的多少叫电荷量.
(1)元电荷:e=1.60×10-19C,带电体的电荷量q=Ne.
(2)电荷守恒:电荷只能分离或转移,而不能被创造或被消灭.
(3)起电方法:①摩擦起电.②接触起电.③感应起电.
2.库仑定律
(1)表达式:,静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2;
(2)适用条件:真空中的两点电荷;
(3)方向:作用在两点电荷的连线上,同性相斥,异性相吸.
(二)电场强度
电场强度是表示电场强弱的物理量,是由形成电场的电荷所决定的,与放入电场中的试探电荷无关.
1.定义式:,E为矢量,规定电场中某点场强方向与正电荷在该点处所受电场力方向相同.
2.点电荷在真空中的场强:;
(三)电场线
为了形象直观地描述电场而引入的假想线.电场线的疏密表示电场的强弱;电场线上各点的切线方向表示该点的场强方向;电场线始于正电荷,终于负电荷.
1.形状完全相同的两个小球
(1)若一个带电,一个不带电,两小球接触后再分开,则电荷量平分.
(2)若两小球分别带同种电荷q1、q2,两者接触后再分开,则每个小球带电为.
(3)若两小球分别带异种电荷q1、q2,两者接触后再分开,则每个小球带电为.
2.对电场线的理解和应用
(1)对电场线的理解
①电场线和等势面是为了形象描绘电场的性质所采用的辐助曲线(面).
②电场线稠密处和等势面稠密处都表明那里的场强较大.
③电场线和等势面一定正交,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.
④沿电场线的方向,正电荷的电势能逐渐减小,负电荷的电势能逐渐增大.
⑤沿电场线的方向电势逐渐降低,电场线的方向是电势降落陡度最大的方向.
⑥若取无限远处为电势的零点,那么在正电荷形成的电场中,各点的电势都是正值,而且距正电荷越近电势越高;在负电荷形成的电场中,各点的电势都是负值,而且距电荷越近电势越低.
(2)电场线的应用
电场的能的性质
知识要点:
一、电势差和电势
1.电势差的定义式:;WAB为电荷q在电场中A、B两点间移动时电场力所做的功.
2.电势的定义:电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移至参考点(零电势点)电场力所做的功.
电势差和电势都是描述电场本身性质的物理量,与引入的检验电荷无关;它们都是标量,有正、负;电势的正负和数值跟零电势的位置选择有关;电势高低的判定方法是:顺着电场线的方向,电势降低.
二、电场力做功与电势的变化的关系
电荷q从电场中的A点移动到B点时,电场力做正功(负功),电荷的电势能减小(增加);电场力做多少功,电势能就改变多少,WAB=qUAB=qUA-qUB,式中qUA和qUB分别表示电荷在A、B两点所具有的电势能.
三、电场中电势相等的点构成的面叫等势面.它有如下特点:
1.等势面的疏密表示电场的弱强;
2.等势面与电场线正交,即与电场方向垂直;
3.在同一等势面上移动电荷电场力不做功;
4.电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.
四、电场中的导体处于静电平衡时的特点:
1.导体内部场强处处为零;
2.电荷只分布在导体的外表面;
3.导体表面任意一点的场强方向跟该点表面垂直;
4.导体是一等势体,表面是一等势面.
能力延伸
1.电场力做功的特点及计算方法
(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关.
(2)计算方法
①由公式W=F·scosθ计算,此公式只适用于匀强电场.
上式可变形为 W=qEd (d=scosθ),式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移.
②由电场力做功与电势能改变的关系计算:
W=-ΔEp=qU
计算时,可将q和U的正负直接代入而得到W的正负.
2.关于能量的转化和守恒定律在电场中的应用
(1)如果只有电场力对带电粒子做功
电场力对带电粒子所做的正功,等于其电势能减少量,也等于其动能的增加量;带电粒子反抗电场力所做的功(电场力对带电粒子做负功),等于其电势能的增加量,也等于其动能的减少量.
总之,带电粒子在电场里运动的过程中,如果只有电场力对带电粒子做功,那么带电粒子的动能和电势能互相转化,而且动能和电势能的总和保持不变.
(2)如果电场和重力都对带电微粒做功,此外其他力不做功.那么,带电微粒的电势能和机械能互相转化,而且带电微粒的电势能和机械能的总和保持不变.
3.探测法的运用
在研究电场的性质时,要用“探测法”.例如,研究电场中某点的场强时要想象有一检验电荷放在该点(即探测),讨论该检验电荷受的电场力是否为零即可;再如,研究电场中某点的电势时,要想象将一检验电荷从无穷远处移至该点(即探测),讨论在此过程中电场力做功是否为零.
电容器 带电粒子在电场中的运动
知识要点
一、电容
电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,即升高单位电势差所能容纳的电荷,与电容器是否带电无关.
1.电容定义:,国际单位F;1F=106μF=1012pF;
2.平行板电容器的电容:
二、带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子的加速.设A、B两板间的加速电压为U,如图所示,带负电—q的粒子质量为m,从A板附近由静止开始被加速,由动能定理可知:,
2.带电粒子的偏转.设真空中两平行金属板板间距离为d,板长为l,板间加以电压U,如图所示,一质量为m电量为q的粒子以v0的初速度沿中轴线射入.
在垂直场强方向做匀速运动:vx=v0,穿越电场时间;
在电场方向做匀加速运动:
离开电场时y方向分速度
离开电场时y方向上的位移:
离开电场时偏转角θ:
能力延伸
1.带电粒子在电场中偏转的讨论
(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的时间.
带电粒子在匀强电场中运动的时间一般不是直接已知量.运动时间t是由公式决定,还是由公式决定,要根据题意来决定.
(2)带电粒子在匀强电场中偏转的轨迹方程.
由 ①
②
可得:
即 ③
③式为带电粒子在匀强电场中偏转的轨迹方程.
由③式可知,其轨迹为抛物线.
(3)带电粒子在两平行板间的电场中偏转时,其板长为L,在满足带电粒子能射出平行板区的条件下,将带电粒子射出电场时运动的方向反向延长与x轴的交点,必在处,所以有.
2.微观带电粒子,在电场中或在磁场中时,其重力一律忽略不计,宏观带电微粒,在电场中或在磁场中时,其重力不能忽略.
3.宏观带电微粒在匀强电场与重力场的复合场中的运动
由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此其处理方法有下列两种:
(1)正交分解法:先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动,而这两个直线运动的规律我们可以掌握,然后再按运动合成的观点,去求出复杂运动的相关物理量.
(2)等效“重力”法:将重力与电场力进行合成,如图所示,则F等效于“重力”,等效于“重力加速度”,F的方向等效于“重力”的方向.
4.用能量观点处理带电粒子在电场中的运动
(1)从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时:在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上,再考虑应用恰当的规律解题.如果选用动能定理,要分清有几个力做功,做正功还是做负功,是恒力做功还是变力做功,以及初、末状态的动能.
(2)如果选用能量守恒定律解题时:要分清有多少种形式的能参与转化,哪种形式的能增加,哪种形式的能减少.并注意电场力做功与路径无关.
高考过关试题
1、如图,一绝缘细杆的两端各固定着一个小球,两小球带有等量异号的电荷,处于匀强电场中,电场方向如图中箭头所示。开始时,细杆与电场方向垂直,即在图中Ⅰ所示的位置;接着使细杆绕其中心转过90”,到达图中Ⅱ所示的位置;最后,使细杆移到图中Ⅲ所示的位置。以W1表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中电场力对两小球所做的功,W2表示细杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功,则有( )
A.W1=0,W2≠0 B.W1=0,W2=0
C.W1≠0,W2=0 D.W1≠0,W2≠0
2、在静电场中,将一电子从A点移到B点,电场力做了正功,则( )
A. 电场强度的方向一定是由A点指向B点 B. 电场强度的方向一定是由B点指向A点
C. 电子在A点的电势能一定比在B点高 D. 电子在B点的电势能一定比在A点高
3、在场强为E的匀强电场中,一质量为m、带电量为q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为0.8qE/m,物体运动S距离时速度变为零.则( )
(A)物体克服电场力做功qES (B)物体的电势能减少了0.8qES
(C)物体的电势能增加了qES (D)物体的动能减少了0.8qES
4、如图所示,D是一只二极管,它的作用是只允许电流从a流向b,不允许电流从b流向a ,平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态,当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间(两极板仍平行),P的运动情况将是( )
A.仍静止不动. B.向下运动.
C.向上运动. D.无法判断
5、如图(甲)是某电场中的一条电场线,a、b是这条线上的两点,若将一负点电荷从a点由静止释放,负电荷只受电场力作用,沿电场线从a运动到b,在这过程中,电荷的速度一时间图线如图(乙)所示,比较a、b两点电势的高低和场强的大小 ( )
A、Ua>Ub,Ea=Eb
B、Ua>Ub,Ea<Eb
C、Ua<Ub,Ea>Eb
D、Ua<Ub,Ea=Eb
6、如图所示,在重力加速度为g的空间,有一带电量为+Q的场源电荷置于O点,B、C为以O为圆心,半径为R的竖直圆周上的两点,A、B、O在同一竖直线上,AB=R,O、C在同一水平线上。现在有一质量为m,电荷量为-q的有孔小球,沿光滑绝缘细杆AC从A点由静止开始下滑,滑至C点时的速度的大小为,下列说法正确的是( )
①从A到C小球做匀加速直线运动 ②从A到C小球的机械能守恒
③A、C两点间的电势差为-
④若从A点自由释放,则下落到B点时的速度大小为
A.①③ B.③④ C.②③ D.①④
7、如图所示,在xoy坐标系中,将一负点电荷Q由y轴上a点移至x轴上b点时,需要克服电场力做功W;若从a点移至x轴上c点时,也需克服电场力做功W。那么关于此空间存在的静电场可能是( )
①存在电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场;
②存在电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场;
③处于第Ⅰ象限某一位置的正点电荷形成的电场;
④处于第Ⅲ象限某一位置的负点电荷形成的电场。
⑤处于第Ⅳ象限某一位置的负点电荷形成的电场。
A、①③⑤ B、②③⑤ C、①② D、③④
8、如右图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放—带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中:①小物块所受电场力逐渐减小②小物块具有的电势能逐渐减少③M点的电势一定高于N点的电势④小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功.上述说法正确的是( )
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②④
9、如图所示,在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的
点电荷,电量的大小都是q1,在b、d两个顶点上,各放一带
负电的点电荷,电量的大小都是q2,q1 >q2,已知六边形中
心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示,
它是哪一条?( )
A.E1 B.E2 C.E3 D.E4
10、如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线,A、B是这条直线上的两点,一电子以速度υA经过A点向B点运动,经过一段时间后,电子以速度υB经过B点,且υB与υA方向相反,则( )
A.A点的场强一定大于B点的场强
B.A点的电势一定高于B点的电势
C.电子在A点的速度一定小于在B点的速度
D.电子在A点的电势能一定小于在B点的电势能
11、几种典型的静电场是:一个点电荷产生的电场、两个等量同种点电荷产生的电场、两个等量异种点电荷产生的电场、两块带等量异种电荷的平行金属板间产生的匀强电场,带电粒子(不计重力)在这些静电场中的运动( )。
A、不可能做匀速直线运动 B、不可能做匀变速运动
C、不可能做匀速圆周运动 D、 不可能做往复运动
12、如图5所示电路,开关S原来是闭合的,当R1、R2的滑片刚好处于各自的中点位置时,悬在空气平行板电容器C两水平极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态。要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是( )
A.把R1的滑片向左移动
B.把R2的滑片向左移动
C.把R2的滑片向右移动
D.把开关S断开
13、图7中a、b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为6V、4V和1.5V。一质子从等势面a上某处由静止释放,仅受电场力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则对质子的运动有下列判断
①质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5eV
②质子从a等势面运动到c等势面动能增加4.5eV
③质子经过等势面c时的速率为2.25v
④质子经过等势面c时的速率为1.5v
上述判断正确的是( )
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
14、如图所示,水平放置的两个平行的金属板A、B带等量的异种电荷,A板带负电荷,B板接地。若将A板向上平移到虚线位置。在A、B两板中间的一点P的电场强度E和电势U的变化情况是( )
A. E不变,U改变
B. E改变,U不变
C. E不变,U不变
D. E改变,U改变
15、将一个电容C=26pF 的电容器充电之24V后与电源断开,然后分别用电压表和静电计去测量其两端的电压,以下说法正确的是( )
A.用25V电压表测量,指针轻微偏转后即复位
B.用25V电压表测量,读数在23V左右
C.用静电计测量,读数稍小于24V
D.用静电计测量,读数恰好等于24V
16、如图所示,图中的实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是一带电粒子通过电场区域的运动轨迹,a,b是其轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作正确判断的是( )
A.带电粒子所带电荷的电性符号。
B.带电粒子在a,b两点的受力方向。
C.可以比较带电粒子在a,b两点的速度的大小。
D.可以比较带电粒子在a,b两点的电势能的大小。
17、如图所示,光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球A、B,它们一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动,且保持相对静止。设小球A、的带电量大小为QA,小球B的带电量大小为QB,,下列判断正确的是( )
A.小球A带正电,小球B带负电,且QA> QB,
B.小球A带正电,小球B带负电,且QA< QB
C.小球A带负电,小球B带正电,且QA> QB, D.小球A带负电,小球B带正电,且QA< QB
18、如图所示,实线表示匀强电场的电场线。一个带正电荷的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下,运动的轨迹如图中的虚线所示,a、b为轨迹上的两点。若a点电势为,b点电势为,则( )
A.场强方向一定向左,且电势> B.场强方向一定向左,且电势<
C.场强方向一定向右,且电势> D.场强方向一定向右,且电势<
19、一个质子在匀强磁场和匀强电场中运动时,动能保持不变。已知磁场的方向水平向右,如图所示。则质子的运动方向和电场方向可能是( )
A.质子向右运动,电场方向竖直向上
B.质子向右运动,电场方向竖直向下
C.质子向上运动,电场方向垂直于纸面向里
D.质子向上运动,电场方向垂直于纸面向外
20、如下图所示,一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子打至P点,设OP=x,能够正确反映x与U之间的函数关系的是( )
21、主要用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示,在网罩1内有电极2和3,a、b端接电源,4是一小块放射性同位素镅241,它能放射出一种很容易使气体电离的粒子。平时,镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离,在a、b间形成较强的电流。发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子,导致电流发生变化,电路检测到这种变化从而发出警报。下列有关这种报警器的说法中正确的是( )
A.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流增强
B.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流减弱
C.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流减弱
D.镅241发出的是粒子,有烟雾时电流增强
22、有一负电荷在电场中A点自由释放,只受电场力作用,沿电
场线运动到B,它运动的速度时间图象如图甲所示,则A、B所在
电场区域的电场线图可能是图乙中的( )
23、如图所示,A、B、C、D为匀强电场中相邻的两个等势面,一个电子垂直经过等势面D时的动能为20eV,经过等势面C时的电势能为-10ev,到达等势面B时的速度恰好为零,已知相邻等势面间的距离为5cm,不计电子的重力,下列说法中正确的是( )
A. C等势面的电势为10V。
B. 匀强电场的场强为200V/m。
C. 电子再次经过D等势面时,动能为10eV。
D.电子的运动是匀变速曲线运动。
24、一负电荷仅受电场力作用,从电场中的A点运动到B点。在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能εAεB之间的关系为( )
A. B. C. D.
25、如图所示,在空间某区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一带电粒子(不计重力)从 B点进入此区域,沿直线运动到O点离开场区,若区域内只有电场,带电粒子可以从A点进入场区沿曲线运动到O点离开场区,若区域内只有磁场,带电粒子可以从C点进入场区沿另一曲线运动到O点离开场区,已知三种情况下,带电粒子出场区的速度大小、方向相同,设从A到O、从B到O、 从C到O的时间分别是t1、t2、t3, 则( )
A.t1= t2= t3 B.t1= t2< t3 C.t126、当带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场时。常常称这种场为偏转电场或偏转磁场,下列说法中错误的是( )
A.要想把初速度不同的同种带电粒子分开,既可以采用偏转电场又可以采用偏转磁场
B.要想把动能相同的质子和α粒子分开,只能采用偏转电场
C.要想把初速度为零、经同一电场加速的质子和α粒子分开,既可以采用偏转电场又可以采用偏转磁场
D.要想把比荷不同、初速度相同的粒子分开,既可以采用偏转电场又可以采用偏转磁场
27、图中a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a点由静止释放,沿电场线向上运动,到b点恰好速度为零,下列说法不正确的是( )
A.a点的电势比b点的电势高
B.a点的电场强度比b点的电场强度大
C.质点由a到b的过程中,肯定有加速和减速两过程
D.带电质点在a点的电势能肯定比在b点的电势能小
28、如图所示,A、B为两块水平放置的金属板,通过开关S分别与电源两极相连,两板中央各有一个小孔a和b。在a孔正上方某处有一带电质点由静止开始下落,若不计空气阻力,该质点到达b孔时速度恰为零,然后返回。现要使带电质点能穿过b孔,则可行的方法是( )
A.保持S闭合,将A板适当上移
B.保持S闭合,将B板适当下移
C.先断开S,再将A板适当上移
D.先断开S,再将B板适当下移
29、如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中。在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况下,一定能使电子的偏转角变大的是( )
A.U1变大,U2变大
B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小
D.U1变小,U2变小
30、一个带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如上图所示。带电微粒只在电场力的作用下,由静止开始运动。则下列说法中正确的是( )
A.微粒在0 ~ 1 s内的加速度与1 ~ 2 s内的加速度相同
B.微粒将沿着一条直线运动
C.微粒做往复运动
D.微粒在经1 s内的位移与第3 s内的位移相同
31、两个固定的等量异种电荷,在它们连线的垂直平分线上有a、
b、c三点,如图所示,下列说法正确的是( )
A.a点的电势比b点电势高 B.a、b两点场强方向相同,b点场强比a大
C.a、b、c三点与无穷远电势相等
D.一带电粒子(不计重力),在a点无初速释放,则它将在a、b线上运动
32、据某媒体报道,2004年5月某日下午5时左右天空雷鸣电闪,雨点刷刷的落下,正在紧张地对一架飞机的机翼进行检修作业的机场维修人员被突如其来的雷电击倒在地,4人轻伤,3人受了重伤……从物理学的角度加以分析,下面对机场发生现象的判断和解释正确的是( )
A.是光电效应现象,由于云层与停机坪间发生放电所致
B.是静电感应现象,由于云层与停机坪间发生放电所致
C.由于云层向停机坪发射电磁波所致
D.是电磁感应现象,由于云层与停机坪间发生放电所致
33、如图,O是一固定的点电荷,另一点电荷P从很远处以初
速度v0射入点电荷O的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN。a、b、c是以O为中心,Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆,Rc-Rb= Rb-Ra。1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点。以|W12|表示点电荷P由1到2的过程中电场力的功的大小,|W34|表示由3到4的过程中电场力做的功的大小则( )
A.|W12|=2|W34| B.|W12|>2|W34| C.P、O两电荷可能同号,也可能异号
D.P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零
34、在场强为E的匀强电场中固定放置两个带电小球1和2,它们的质量相等,电荷分别为q1,和-q2,(q1≠q2)。球1和球2的连线平行于电场线,如图,现同时放开1球和2球,于是它们开始在电力的作用下运动。如果球1和2之间的距离可以取任意有限值,则两球刚被放开时,它们的加速度可能是( )
A.大小不等,方向相同 B.大小不等,方向相反
C.大小相等,方向相同 D.大小相等,方向相反
35、如图所示,A、B两点分别固定着电量为+Q和+2Q的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线上,且AC=CD=DB。现将一带正电的试探电荷从C点沿直线移到D点,则电场力对试探电荷( )
A. 一直做正功
B. 一直做负功
C. 先做正功再做负功
D. 先做负功再做正功
36、如图所示,一带负电的油滴从A点进入竖直方向的匀强电场中,虚线ACB是它在电场中的运动轨迹。下列说法正确的是( )
A. 电场的方向向上 B. A点的电势比B点的电势高
C. 油滴在A点的电势能比通过B点时大 D. 油滴在A点的电势能比通过B点时小
37、如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行,带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成角的弦,则匀强电场的方向为( )
A.沿AB方向
B.沿AC方向
C.沿OC方向
D.沿BC方向
38、在光滑绝缘水平面上,以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系OX,假设原点O附近某一范围内存在着沿X轴方向的电场,电场E与所在位置的X坐标有关,E(X)=-aX,其中a=100V/m2。有一质量m=3×10-4kg、电量q=2×10-6C的带正电小球,在电场内X=4cm处由静止被释放,小球在运动中电荷量保持不变。对小球的运动的如下判断中正确的是( )
A.小球在X=0处的加速度为零
B.小球在X=1cm处受力的大小为2×10-6N,方向为沿X轴正方向
C.小球只能在电场中的X=-4cm到X=4cm之间运动
D.小球在X=0处的电势能最大
39、如图所示,真空中A、B两点固定两个等量正电荷,一个具有初速度的带负电的粒子仅在这两个电荷的作用下,可能做( )
A、匀速直线运动 B、匀变速直线运动 C、匀变速曲线运动 D、匀速圆周运动
40、如图所示,一个由绝缘材料制成的轻弹簧水平放置,一端固定于竖直墙上,另一端与一带负电的小球相连,小球置于光滑的绝缘水平面上。当整个装置处于水平向左的匀强电场中时,振子在O点处于平衡状态,在B、C两点间振动。假定在振动过程中小球的电量保持不变,则( )
A.小球在由B到O的过程中,弹性势能和电势能减少,动能增加
B.小球在由O到C的过程中,弹性势能增加,电势能和动能减少
C.小球在由B经O到C的过程中,电势能的变化量和弹性势能的变化量大小相等
D.小球在由C到O的过程中,电势能的变化量和弹性势能的变化量大小相等
41、如图所示,一根用绝缘材料制成的轻弹簧,劲度系数为k,一端固定,另一端与质量为m、带电量为+q的小球相连,静止在光滑水平面上。当施加水平向右的匀强电场E后,小球开始做简谐运动,关于小球的运动以下说法正确的是( )
A.小球的速度为零时,弹簧伸长qE/k
B.小球做简谐运动的振幅为qE/k
C.运动过程中小球的机械能守恒
D.运动过程中,小球与弹簧组成的系统动能改变量、电势能改变量的代数和为零
42、图2所示的是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作
用于可动膜片电极上时,可使膜片产生形变,引起电容的变化.
将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路,那么( )
A.当F向上压膜片电极时,电容将减小
B.当F向上压膜片电极时,电容将增大
C.若电流计有示数,则压力F有变化
D.若电流计有示数,则压力F不发生变化
43、一束质量、电量、速度不同的正离子垂直射入匀强电场和匀强磁场正交的区域,结果发现有些离子保持原来的运动方向,未发生偏转,现让这些未发生偏转的离子垂直进入另一个匀强磁场,这些离子又分成几束,则进入另一磁场的这些离子( )
A、它们的动量一定各不相同 B、它们的电量一定各不相同
C、它们的质量一定各不相同 D、它们的比荷一定各不相同
44、(05广东)竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按图所示的电路图连接.绝缘线与左极板的夹角为θ.当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的读数为I2,夹角为θ2,则( )
A. θ1<θ2 ,I1 θ2 ,I1 >I2
C. θ1=θ2 ,I1 =I2 D. θ1<θ2 ,I1 =I2
45、(05广东)静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用,如静电除尘、静电复印等,所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上。现有三个粒子a、b、c 从P点向下射入由正、负电极产生的电场中,它们的运动轨迹如图所示,则( )
A.α带负电荷,b带正电荷,c不带电荷 B.α带正电荷,b不带电荷,c带负电荷
C.α带负电荷,b不带电荷,c带正电荷 D.α带正电荷,b带负电荷,c不带电荷
46、(05江苏)根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中,下列说法中正确的是( )
(A)动能先增大,后减小 (B)电势能先减小,后增大
(C)电场力先做负功,后做正功,总功等于零 (D)加速度先变小,后变大
47、(05全国Ⅲ)水平放置的平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态。现将电容器两板间的距离增大,则( )
A.电容变大,质点向上运动 B.电容变大,质点向下运动
C.电容变小,质点保持静止 D.电容变小,质点向下运动
48、(05天津)一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下。若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能
量变化情况为( )
A.动能减小 B.电势能增加
C.动能和电势能之和减小 D.重力势能和电势能之和增加
49、(03全国)图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相
邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。一带正
电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为
26eV和5eV,当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV
时,它的动能应为( )
A.8eV B.15eV C.20eV D.34eV
50、(02春招)如图所示,在两个固定电荷+q和-q之间放入两个原来不带电的导体,1、2、3、4为导体上的四个点,在达到静电平衡后,各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4,则( )
A、 φ4>φ3>φ2>φ1
B、 φ4=φ3>φ2=φ1
C、 φ4<φ3<φ2<φ1
D、 φ4=φ3<φ2=φ1
51、(02广东)如图所示,在原来不带电的金属细杆ab附近P处,放置一个正点电荷,达到静电平衡后( )
A、a端的电势比b端的高
B、b端的电势比d点的低
C、a端的电势不一定比d点的低
D、杆内c处的场强的方向由a指向b
52、图示的电路图中,C2=2C1,R2=2R1,下列说法正确的是( )
①开关处于断开状态,电容C2的电量大于C1的电量
②开关处于断开状态,电容C1的电量大于C2的电量
③开关处于接通状态,电容C2的电量大于C1的电量
④开关处于接通状态,电容C1的电量大于C2的电量
A、① B、④ C、①③ D、②④
53、(00天津)对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( )
A、将两极板的间距加大,电容将增大
B、将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小
C、在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间的陶瓷板,电容将增大
D、在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板,电容将增大
54、一带正电的小球,系于长为l的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定在O点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E。已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力。现先把小球拉到图中的P3处,使轻线拉直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球。已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的
拉力作用,其速度的竖直分量突变为零,水平分量没有变化,
则小球到达与P1点等高的P1点时速度大小为( )
A. B.
C.2 D.0
55、如图甲所示,P、Q是某电场中的一条电场线。将一负电荷从P点由静止释放,只在电场力的作用下沿电场线运动到Q点。此过程中电荷的v—t图象如图乙所示。则以下说法正确的是( )
A、P点的电势高于Q点的电势
B、P点的电场强度大于Q点的电场强度。
C、电荷在P点的电势能小于在Q点的电势能
D、此电场是点电荷形成的电场。
56、如图所示,两个带有同种电荷的小球,有绝缘细线悬挂于O点,若q1 > q2,l1 > l2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则( )
A、m1>m2 B、m1=m2
C、m1<m2 D、无法确定
57、如图5所示,直线是匀强电场中的电场线,曲线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹,a、b是轨迹上两点,若带电粒子在运动中只受电场力的作用,则( )
A、带电粒子做匀变速运动
B、带电粒子的运动从a到b
C、带电粒子带正电
D、带电粒子在a点的动能大于在b点的动能
58、质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中,M从两板正中央射入,N从下板边缘处射入,它们最后打在同一点(重力不计),如图所示,则从开始射入至打到上板的过程中( )
A.它们的电势能减少量之比△EPM:△EPN=1:4
B.它们的动能增量之比△EKM:△EKN=1:4
C.它们的动量增量之比△PM:△PN=1:2
D.它们运动的时间关系为tN>tM
59、一个静电计放置在绝缘面上,静电计的金属球A用导线经电键S1与金属外壳B相连,又用导线经电键S2与大地相连。当S1与S2都断开时,使A球带电,看到静电计指针张开一定角度。现闭合电键S1后再断开,之后再闭合电键S2,可观察到的现象是( )
A.指针张角先减小到零,之后不再张开
B.指针张角先减小到零,之后再张开
C.指针张角先减小,之后保持不变
D.指针张角先不变,之后减小到零
60、如图所示,带电量分别为-2Q和-4Q的两个完全相同的金属球A、B,放在光滑绝缘的水平面上,今让金属球A、B分别自M、N两点以相等的动能相向运动,当两球刚好接触时,两球速度恰好为零,两球带电量重新分布,设这段时间为,然后两球又向相反方向运动,设返回M、N两点经历的时间分别为、则( )
A.> B.<
C.=> D.=<
61、一半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在方向水平向右的、场
强为E的匀强电场中,如图10所示,环上a,c是竖直直径的两
端,b,d是水平直径的两端,质量为m的带电小球套在圆环上,
并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放,沿abc运动
到d点时的速度恰好为零,由此可知 ( )
A.小球在d点时的加速度为零 B.小球在d点时的电势能最小
C.小球在b点时的机械能最大 D.小球在b点时的动能最大
62、如图,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一个点电荷,将质量为m,带电量为q的小球从圆弧管的水平直径一端A由静止释放。小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为( )
A. B. C. D.
63、一个带负电的小球,在水平方向的匀强电场中,受到电场力和重力作用,由静止开始运动,不计空气阻力,设坐标轴如图所示,x轴的正方向与电场方向一致,Y轴竖直向下,原点在小球的起始位置,在以下四个图示中,可能表示此小球的运动轨迹的是( )
64、如图所示的电路是由电池、电阻R和平行板电容器组成。
在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A.电阻R中没有电流 B.电容器的电容变人
C.电阻R中有a流向b的电流 D.电容器两板间的电场强度增大
65、如图所示,xoy坐标系中,将一负检验电荷Q由y轴上a点
移至x轴上b点时,需克服电场力做功W;若将该检验电荷从
a点移至x轴上的c点时,也需克服电场力做功W。那么关于
此空间的静电场的说法,错误的是( )
A.可能是电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场
B.可能是电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场
C.可能是处于第I象限某位置的正点电荷形成的电场
D.可能是处于第Ⅳ象限某位置的负点电荷形成的电场
66、在某一点电荷Q产生的电场中有a、b两点,相距为
d。a点的场强大小为Ea,方向与ab连线夹角成120角,
b点的场强大小为Eb,方向与ab连线夹角成150’角,如图
所示,则关于a、b两点场强大小及电势高低关系说法正确的是( )
A、Ea=Eb/3 Ua>Ub B、Ea=3Eb Ua>Ub C、Ea=Eb/3 Ua67、如图所示,将两个等量负点电荷分别固定于A、B两处,以下关于从A到B的连线上各点的电场强度和电势大小变化情况的判断,正确的是( )
A.电场强度先增大后减小 B.电场强度先减小后增大
C.电势先升高后降低 D.电势先降低后升高
68、如图所示画出了匀强电场的几条电场线,M、N是该电场中的两点,一个带正电荷的离子(不计重力)仅在电场力作用下由M点运动到N点,则( )
A.该离子在M点的速度不为零
B.该离子在M点的速度可能为零
C.该离子在M点的电势能小于在N点的电势能
D.该离子在M和N点的电势能哪个大不能确定
69、如图,Q1和Q2是在真空中固定的两个等量同种电荷,O点为两电荷连线中点,A和B是连线上关于O点对称的两点。一电子从A点由静止开始运动,运动中仅受电场力作用,电子将以O点为中心在A、B之间来回往复运动。对这一现象下面说法中正确的是 ( )
A.Q1和Q2都带正电
B.电子在过O点时的速率最大
C.电子在A、B之间所受电场力大小不变 D.电子在A、B之间运动过程中机械能守恒
70、一质量为m的带电液滴以竖直向下的初速度v0进入某电场中。由于电场力和重力的作用,液滴沿竖直方向下落一段距离h后,速度为0。以下判断正确的是( )
A.电场力对液滴做的功为 B.液滴克服电场力做的功为+mgh
C.液滴的机械能减少mgh D.电场力对液滴的冲量大小为m v0
71、如图,电路中A、B是两块平行金属板,P是金属板间
的一个点。先将开关S闭合给两金属板充电,然后再将开关
S断开。保持开关断开,B板不动,将A板移动到图中虚线
所示的位置。用U1表示两金属板间的电势差,用U2表示P
点与B板间的电势差。则( )
A. U1减小,U2减小 B.U1减小,U2不变
C.U1减小,U2增大 D.U1不变,U2不变
72、如图所示,有一重力不计的带电粒子以动能E0从平行板电容器的一端水平射入,正好以E1=2 E0的动能从电容器的另一端射出.如果该粒子水平入射的动能变为4 E0,则射出该电容器时的动能E2为( )
A.5 E0 B.4.5 E0 C.4.25 E0 D.5.5 E0
73、如图2所示是一示波管工作的原理图。电子经一电压为U1的加速电场,加速后垂直进入偏转电场,离开偏转电场时的偏移量是h,两平行板间的距离为d,电压为U2,板长为l。每单位电压引起的偏移量h/U2叫示波管的灵敏度。为了提高示波管的灵敏度,可采用下列哪种办法?( )
A.减小U2 B.减小l
C.减小d D.增大U1
74、不带电的金属球A的正上方有一B点,该处有带电液滴不断地自静止开始落下,液滴到达A球后将电荷全部传给A球,不计其他影响,则下列叙述中正确的是( )
A.第一液滴做自由落体运动,以后液滴做变加速运动,都能到达A球
B.当液滴下落到重力等于电场力位置时,液滴速度为零
C.当液滴下落到重力等于电场力位置时,开始做匀速运动
D.一定有液滴无法到达A球
75、如图5所示,带正电的金属圆环竖直放置,其中心处有一个电子。若电子某时刻以一定的初速度v0从圆环中心处水平向右运动,则电子( )
A.在整个运动过程中电势能和动能之和不变
B.做匀减速直线运动
C.以圆心为平衡位置做振动
D.做匀速直线运动。
76、如图所示,一根轻质弹簧固定在一倾角为θ的光滑斜面底端的挡板上,空间存在竖直向下的匀强电场E。一带正电的小球在光滑斜面上由A点静止释放,到达B点时与弹簧粘在一起,在斜面上做简谐振动。在物体由C点运动到D点(C、D两点未在图上标出)的过程中,弹簧的弹性势增加了3.0焦,物体的重力势能减少了5.0焦,则在这段过程中(弹簧不超过弹性限度)( )
A.当弹簧的弹力等于mgsinθ时,小球动能最大
B.当小球的的速率等于零时,小球的机械能一定最大
C.从C到D小球动能增加量大于2J,D点的位置可能在平衡位置以上
D.从C到D小球动能增加量大于2J,D点的位置可能在平衡位置以下
77、如图的示,两平行金属板A、B接于电池的两极,一摆球带正电的单摆悬挂在A板上,摆绳为绝缘的轻质细绳,在没有电场时单摆做简谐振的周期为T0。现闭合开关S,让单摆做简谐振动,设周期为T,则( )
A.T0小于T
B.保持S闭合,B板向下平移,则周期小于T
C.S由闭合到断开后,B板向左平移,则周期等于T
D.S由闭合到断开后,B板向下平移,则周期等于T
78、如图所示,a、b是带等量异种电荷量的点电荷,M、N是ab连线的中垂线,现有一个带电粒子从M点以一定的初速度υ0射出,开始一段时间的运动轨迹如图中实线所示,(不计粒子重力),则( )
A.该粒子带正电
B.从M点射入到离开该电场的过程中,该粒子的动能先减小后增大
C.从M点射入到离开该电场的过程中, 该粒子的电势能先增大后减小
D.该粒子运动到无穷远处,速率一定仍为υ0
79、如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场。某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下,经过轨道端点P(轨道上P点的切线沿水平方向)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。若保持磁感强度不变,使两板间距离稍减小一些,让小球从比a点稍低一些的b
点由静止开始滑下,在经P点进入板间的运动过程中( )
A. 洛仑兹力对小球做负功 B. 小球所受电场力变大
C. 小球一定做曲线运动 D. 小球仍可能做直线运动
80、如图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方
向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电微粒由a点进入电
磁场并刚好能沿ab直线向上运动,下列说法正确的是( )
A.微粒一定带负电 B.微粒动能一定减小
C.微粒的电势能一定增加 D.微粒的机械能一定增加
81、如图所示,在一空间电场中有一条竖直电场线上有C、D两点,将某
带电微粒,从C点由静止释放,微粒沿竖直电场线下落,到达D点时,速
度为零,下列说法正确的是( )
A.沿竖直电场线由C到D,电场强度是逐渐减小的
B.沿竖直电场线由C到D,电场强度是逐渐增大的
C.C点电势,可能比D点电势高,也可能比D点低
D.微粒从C运动到D的过程中,先是电势能的增加量等于重力势能的减小量
82、如图所示,A,B为两个等量异号电荷的金属球,将两个不带电的金属棒C、D放在两球之间,则下列说法正确的是( )
A.C棒的电势一定高于D棒的电势
B.若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间,将有从y流向x的电子流
C.若将B球接地,B球所带的负电荷全部进入大地
D.若将B球接地,B球所带的负电荷还将保留一部分
83、图中(在下页)接地金属球A的半径为R,球外点电荷的电量为Q,到球心的距离为r。该点电荷的电场在球心的场强等于( )
A、k(Q/r 2)-k(Q/R 2) B、k(Q/r 2)+k(Q/R 2) C、0 D、k(Q/r 2)
84、一个带正电的质点,电量q=2.0×10-9库,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力作的功为6.0×10-5焦,质点的动能增加了8.0×10-5焦,则a、b两点间的电势差Ua-Ub为( )。
(A)3×104伏; (B)1×104伏; (C)4×104伏; (D)7×104伏。
85、在静电场中( )
A.电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零;
B.电场强度处处相同的区域内,电势也一定处处相同;
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的;
D.沿着电场强度的方向,电势总是不断降低的。
86、一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如上图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比( )
(A)Ea最大 (B)Eb最大 (C)Ec最大 (D)Ea=Eb=Ec
87、在如图5电路中,电键K1、K2、K3、K4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个电键后P会向下运动 ( )
A、K1 B、K2 C、K3 D、K4
88、在图7所示的实验装置中,平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接,极板B接地。若极板A稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )。
A、两极板间的电压不变,极板上的电量变小B、两极板间的电压不变,极板上的电量变大
C、极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小D、极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大
83题图
89、如图7(甲)所示,MN为一原不带电的导体棒,q为一点电荷,当达到静电平衡后,导体棒上的感应电荷在棒内P点处产生的场强大小为E1,P点电势为U1,现用一导线将导体棒的N端接地,其它条件件不变(如图乙),待静电平衡后,导体棒上的感应电荷在棒内P点处产生的场强为E2,P点的电势为U2,则可知道( )
90、图9中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为UA=15v,UB=3v,UC=-3V 由此可得D点电势UD=________v
91、质量为m、电量为q的质点,在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点,其速度方向改变的角度为θ(弧度),AB弧长为s。则A,B两点间的电势差UA-UB=___,AB弧中点场强大小E=_________。
92、(00全国)如图所示,直角三角形的斜边倾角为30°,底边BC长为2L,处在水平位置,斜边AC是光滑绝缘的,在底边中点O处放置一正电荷Q,一个质量为m,电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下,滑到斜边上的垂足D时速度为v。
(将(1),(2)题正确选项前的标号填在题后括号内)
(1)在质点的运动中不发生变化的是( )
①动能
②电势能与重力势能之和
③动能与重力势能之和
④功能、电势能、置力热能三者之和
(2)质点的运动是( )
A、匀加速运动 B、匀减速运动
C、先匀加速后匀减速的运动 D、加速度随时间变化的运动
(3)该质点非常挨近斜边底端C点时速度vc为多少?没斜面向下的加速度ac为多少?
参考答案(仅供参考)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C C ACD A D B A D B BD
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
A B B C AD BCD D C D B
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
C B AB A B C D B B BD
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
BC B B ABC C C C AC D BC
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
B BC D D B C D C C B
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
B A BCD B B B A ABC C D
61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
C C C C B B BC A B B
71 72 73 74 75 76 77 78 79 80
B C C D AC CD D D C AD
81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
CD ABD D B CD C C D 9V
91、0,mv2θ/qs
92、(1)C (2)D (3)
B
A
υB
υA
P
B
A
b
a
D
Ⅲ
-q
Ⅰ
-q
+q
-q
+q
+q
Ⅱ
E
A
B
B
a
b
E
p
a
b
c
d
m1,q1
m2,q2
d
d
O
h
+
-
图2
图5
-Q +Q
M
υ0
-
+
N
a
b
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《恒定电流》
一、高考趋势
本意内容高考中主要考查电路分析与计算,电压、电流和电阻的测量,侧重点一般不在对基本概念的理解、辨析方面,而重在知识应用;重在分析问题的能力方面.试题常以“活题”形式出现,难度在中、高档级.其中电路分析是物理知识应用与分析能力方面考查的重点,在考题中出现的几率最大.
高中本章知识占10%左右.近几年高考试题中,该部分没有出现大的计算题,考题多以选择和实验题形式出现.此部分实验较多,多年来特别是近几年的高考题中实验题连年出现;题越出越活.特别是电阻的测定,从1996年常规伏安法测定到1997年测电压表内阻,1998年、1999年、2000年又连续以“活题”形式出现考查电阻的测定.另外,2000年春季高考出现了计算题与实际生活联系紧密,应引起注意.2001~2005每年这部分的知识都有考查到,应引起足够重视。
二、知识结构
三、考纲要求
四、夯实基础知识
1.在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I=q/t计算电流强度时应引起注意。
2.公式R=是电阻的定义式,且只对纯电阻电路成立。而R=ρ是电阻的决定式,R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U=0,它的电阻仍然照旧存在。
3.电功和电热的区别:
(1)纯电阻电路:电流通过用电器以发热为目的,例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡等。
(2)非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目 的,而是不可避免的热能损失,例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。
在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,电功等于电热,即W=UIt=I2Rt=t是通用的,没有区别,同理P=UI=I2R=也无区别,在非纯电阻电路中,电路消耗的电能,即W=UIt分为两部分,一大部分转化为其它形式的能;另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt,这里W=UIt不再等于Q=I2Rt,应该是W=E其它+Q,电功就只能用W=UIt计算,电热就只能用Q=I2Rt计算。
4.关于用电器的额定值问题
额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的功率就是额定功率,流经它的电流就是它的额定电流。
如果用电器在实际使用时,加在其上的实际电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是额定功率,在这种情况下,一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的,并据此来进行计算。
5.电源输出功率和效率的讨论
(1)、电源的输出功率为P出=I2R=R==当R=r时,P出有最大值即Pm==,P出与外电阻R的这种函数关系可用图(1)的图像定性地表示,由图像还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2,由图像还可知,当R<r时,若R增加,则P出增大;当R>r时,若R增大,则P出减小,值得注意的是,上面的结论都是在电源的电动势ε和内阻r不变的情况下适用,例如图(2)电路中ε=3v,r=0.5Ω,Ro=1.5Ω,变阻器的最大阻值R=10Ω,在R= 时,R消耗的功率才最大,这种情况可以把Ro归入内电阻,即当R=r+Ro=2Ω 时,R消耗功率最大,即Pm===W;于是在求R= 时,Ro消耗的功率才最大,有同学又套用了上述的方法,把R归为内阻,调节R内阻R+r=Ro,这样套用是错误的。此时应该用另一种思考 方法求解:因为Ro是定值电阻,由P=I2Ro知,只要电流最大,P就最大,所以当把R调到零时,Ro上有最大功率,P′m=·Ro=×1.5=W,由上述分析可知,在研究电阻上消耗的最大功率时,应注意区分“可变与定值”这两种情况,两种情况中求解的5思路和方法是不相同的。
(2)、电源的效率η===,所以当R增大时,效率η提高,当R=r,电源有 最大输出功率时,效率仅为50%,效率并不高。
6.认识电路的结构特点,是打开电路之门的钥匙,对复杂且不规则的电路,应先将其改变成等效的规则电路,以识别电路的连接方式,因题目中所给电表一般可视为理想电表,故在识别改变时可把电压表视为开路,电流表视为短路,然后通过找电路中的等势点或电流的各分支点,确定各支分的连接关系。
7.注意理想化电表与非理想化电表的区别,在大多数情况下,电压表和电流表都被视为理想的,即电压表内阻无穷大,电流表内阻为零,此时电表对电路是没有影响的,但是在某些题目中电表并不是理想的,这时的电表既是一个测量仪表,又是连接在电路中的一个电阻。电流表读数给出了通过该内阻RA的电流强度,电压表读数给出了内阻RV两端的电压。
8.对含有电容器的电路计算应给予充分重视,解决这类问题,要认清电容器与谁并联,电容器的极板间电压等于电路中哪两点间的电压;当电路变化时,极板间电压怎样变化,带电量如何变化,是充电还是放电,充放电电流通过的是哪个回路。
高考过关试题
1、如图所示,灯泡A、B都能正常发光,后来由于电路中某个电阻发生断路,致使灯泡A比原来亮一些,灯泡B比原来暗一些,则断路的电阻是( )
A. B. C. D.
2、如图所示的电路中.灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的.现在突然灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些.则电路中出现的故障可能是( )
A.R2短路
B.R1短路
C.R2断路
D.Rl、R2同时短路
3、某同学按如上图示电路进行实验,电表均为理想电表,实验中由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是( )
①、R3短路 ②、R0短路 ③、R3断开 ④、R2断开
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
4、电池A和B的电动势分别为εA和εB,内阻分别为rA和rB,若这两个电池分别向同一电阻R供电时,这个电阻消耗的电功率相同;若电池A、B分别向另一个阻值比R大的电阻供电时的电功率分别为PA、PB.已知εA>εB,则下列判断中正确的是 ( )
A.电池内阻rA>rB B.电池内阻rAC.电功率PA>PB D.电功率PA5、如右图所示电路中,灯A、B都能正常发光,忽然灯A亮度变亮,灯B亮度变暗,如果电路中有一处出现断路故障,则出现断路故障的电路是( )
A. R1所在的支路 B.R2所在的支路
C.R3所在的支路 D.电源所在的电路
6、两只电流表A1、A2串联后连成如图1所示的电路,调节R使A1满偏时,A2的示数为满偏的2/3。将A1和A2并联后连成如图2所示的电路,重新调节R,当A2满偏时,A1的示数为满偏的1/3。已知A1的内阻为0.45Ω,那么A2的内阻为( )
A.0.1Ω B.0.3Ω C.0.45Ω D.1.5Ω
7、在右图所示的电路中电源电动势为E,内电阻为γ.闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q,将滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向α一端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动前相比( )
A.U变小 B.I变小 C.Q增大 D.Q减小
8、如右图所示,A、B、C、D是一个电学黑箱的四个接线柱,
在电学黑箱中有三个阻值相同的电阻。为了判断电学黑箱中
三个电阻的连接方式,将一节电池接在C、D两端,用多用电
表的电压档测得UAC=U0,UAB=UAD=U0/2,则在以下四个图中,
正确的电阻连接方式是( )
9、如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于
电路故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变
小,发生的故障可能是( )
A.R1断路 B.R2断路 C.R3断路 D.R4断路
10、某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中,用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30V,然后又将这样的西红柿电池10个串联成电池组(n个相同电池串联时,总电动势为nE,内电阻为nr),与一个额定电压为1.5V、额定功率为1W的小灯泡相连接,小灯泡不发光,量得小灯泡两端的电压为0.2V,对此现象的解说各同学不一,其中摘录如下: ①西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压,小灯泡已烧毁 ②西红柿电池组不可能提供电能 ③西红柿电池组所提供的电功率太小 ④西红柿电池组的内阻远大于小灯的电阻。其中正确的是( )
A.①③ B.②④ C.②③ D.③④
11、如图所示电路,G是电流表,R1、R2是两个可变电阻,调节可变电阻R1、R2,可以改变电流表G的示数。当MN间的电压为6V时,电流表的指针刚好偏转到最大刻度。将MN间的电压改为5V时,若要使电流表G的指针仍偏转到最大刻度,下列方法中一定可行的是( )
A.保持R1不变,增大R2
B.增大R1,减小R2
C.减小R1,增大R2
D.保持R2不变,减小R1
12、如图所示电路中,当滑动变阻器的触头向上滑动时,则( )
A.电源的功率变小
B.电容器贮存的电量变小
C.电源内部消耗的功率变小
D.电阻R1消耗的电功率变小
13、如图所示的U—I图象中,I是电源的路端电压随电流变化的图象,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图象,当该电源向该电阻供电时,电阻上消耗的功率和电源的效率分别为( )
A.4 W和33.3% B.2 W和67%
C.2 W和33.3% D.4 W和67%
14、计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时,处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
15、如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,电键S原是断开的,现将其闭合,则电路中引起的变化是( )
A. 干路中电流增大
B. 电源的路端电压增大
C. 电阻R1消耗的电功率增加
D. 电源的输出功率可能增大
16、如图3所示为某种家用电器电路的一部分,电路中
电流I=3A,I1=2A,方向如图所示。电阻R1=10Ω,R2=5Ω,R3=20Ω,则通过电流表A的电流大小和方向为( )
A.0.25A,由a流向b; B.0.25A,由b流向a;
C.1.75A,由a流向b; D.1.75A,由b流向a。
17、如图所示为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计。不称物体时,滑片P在A端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流最小;称重物时,在压力作用下使滑片P下滑,滑动变阻器有效电阻变小,电流变大。这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重量值。若滑动变阻器上A、B间距离为L,最大阻值等于定值电阻的阻值,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为K,则所称重物的重量G与电流大小I的关系为( )
A. B. C. D.
18、(05北京)一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为( )
A.E=2.4V,r=1Ω B.E=3V,r=2Ω C.E=2.4V, r=2Ω D.E=3V, r=1Ω
19、(05辽宁)图中B为电源,R1、R2为电阻.K为电键。现用多用电表测量流过电阻R2的电流。将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是( )
A.保持K闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处
B.保持K闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处
C.将K断开,红表笔接在a处,黑表笔接在b处
D.将K断开,红表笔接在b处,黑表笔接在a处
20、(03全国))超导研究是当今高科技的热点之—,对超导材料的研制与开发是一项重大的科研课题。当一块磁体靠近超导体时,超导体中将产生强大的电流,其主要原因是( )
A 超导体的电阻为零 B 超导体的电阻很大
C 穿过超导体的磁通量很大 D 穿过超导体的磁通量很小
21、(02全国)图中EF、GH为平行的金属导轨,其电阻可不计,R为电阻器,C为电容器,AB为可在EF和CH上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB( )
A 匀速滑动时,I1=0,I2=0
B 匀速滑动时,I1≠0,I2≠0
C 加速滑动时,I1=0,I2=0
D 加速滑动时,I1≠0,I2≠0
22、(02全国)在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为ε,内阻为r。设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U。当R5的滑动触点向图中a端移动时( )
A I变大,U变小 B I变大,U变大
C I变小,U变大 D I变小,U变小
23、有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线有n个自由电子,电子电量为e,此时电子的定向转动速度为υ,在△t时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nυS△t B.nυ△t C.I△t/e D.I△t/(Se)
24、如图3示电路,电源内阻不计,其余数据已标在图中,
B点接地,则A点电势为( )
A、-10/3V B、10/3V C、-20/3V D、20/3V
25、如图所示,AB间电压恒为11V,R为阻值较大的滑动变阻器,P为R的中点,且一只0~5V~15V的双量程电压表的“5V”档测PB间的电压时,电压表恰好满偏,若换用“15V”挡测,则电压表的示数为( )
A.5V B.5.3V C. 5.4V D.5.5V
26、电阻和串联在电路中时,两端的电压是两端电压的n倍,则当和并联在同一电路中时,通过的电流强度与通过的电流强度之比∶为( ).
A.n∶1 B.∶1 C.1∶n D.1∶
27、如图所示电路中,V1、V2、V3是三个内阻相同的电压表,A1、A2、A3是三个内阻相同的
电流表。若已知A1的示数为I1,A2的示数为I2,V1的示数U1。则根据以上条件可以求出 ( )
A.电压表的内阻
B.电流表的内阻
C.电流表A3的示数
D.电压表V2和V3示数的和
28、如图所示是一光敏电阻自动计数器的一部分电
路示意图,其中R1为光敏电阻,电流表为值班室的
显示器,a、b之间接信号处理系统.当照射到光敏电阻R1处的光消失时,显示器的电流I及ab端的电压u的变化情况是( )
A、I变大,u变大 B、I变小,u变小
C、I变小,u变大 D、I变大,u变小
29、调整如图的可变电阻R,使电压表V的示数增大,在这个过程中( )
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于
B.R2两端电压减小,减少量一定等于
C.通过R2的电流减小,但减少量一定等于
D.路端电压增加,增加量一定等于
30、在彩色电视机中,为了克服地磁场对显象管的影响,都设有自动消磁电路,如图甲,要求电视机每次开机(S接通)瞬间,消磁线圈L流过较大的电流,随后L中电流逐渐衰减,等到电视机正常工作之后,L中的电流几乎为零,这一过程称为自动消磁,实现自动消磁的关键元件是电路中的电阻R,它是一只热敏电阻,它的热敏特性控制了电路中的电流的变化(线圈对电流的阻碍作用可忽略不计),这只热敏电阻的伏安特性曲线应是( )
31、一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率是100W,若将这盏灯先接一段很长的导线后,再接在同一电源上,此时导线上损失的电功率是9W,那么此电灯的实际功率将( ) A.等于91 W B.小于91W C.大于91 W D.条件不足,无法确定
32、用图甲所示电路测量电压表 的内阻。闭合电键S,当变阻器的滑片滑至c处时,测得电流表 的和电压表 的示数分别是40mA、5V.已知图甲中热敏电阻的I-U关系图线如图乙所示,则电压表 的内阻为( )
A.2Ω B.85Ω C.125 Ω D.500Ω
33、如图所示,四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程,伏特表V1的量程大V2的量程,把它们按图接入电路,则( )
①安培表A1的读数大于安培表A2的读数;
②安培表A1的偏转角小于安培表A2的偏转角;
③伏特表V1的读数小于伏特表V2的读数;
④伏特表V1的偏转角等于伏特表V2的偏转角;
A、①②; B、②③; C、③④; D、④①
34、在研究玩具电动机的能量转化实验前,用如图所示的电路检查电动机时,玩具电动机用一节干电池供电,闭合开关S后,发现电动机转速很慢,经检测,电动机性能完好,用电压表测得a、b间的电压为0.6V;断开开关S,测得a、b间的电压接近1.5 V,对于此现象,下列判断中错误的是( )
A.开关S接触不良 B.电池太旧,内阻过大
C.电动机两端接线短路 D.电动机两端的接线中有一根已经断开
35、如图1所示,直线OAC为某一直流电源把其他形式的能转化为电能的功率P随电流I变化的图像;抛物线OBC为同一直流电源内部消耗的热功率随电流I变化的图像.当电路中的电流为2A,且外电路为纯电阻电路时,外电路消耗的功率及相应的外电阻的阻值分别是( )
A.2W,0.5 B.4W,2 C.2W,1 D.6W,2
36、一个标有“220V 60W”的白炽灯泡,加上的电压由零增加到220V,有此过程中U和电流I的关系可用图线来表示,如果考虑温度对灯丝电阻的影响,图中正确的是( )
37、输送功率为P,输送电压为U,输电线电阻为R,用户得到的电压为U′,则( )
A.输电线损失功率为 B.输电线损失功率为
C.用户得到的功率为 D.用户得到的功率为
38、在电压恒定的电源上,直接接上一盏白炽灯,功率为100W。若用长导线把此白炽灯接到远离电源处时,白炽灯的功率为64W(设灯丝电阻不变),则导线上损失的电功率( )
A.36W B.16W C.3W D.4W
39、两个小灯泡的标识分别是L1“6V 6W”,L2“6V 9W”,把它们分别接在同一直流电源上,L1消耗的功率恰好为6W,则L 2消耗的功率为(电源内阻不可忽略)( )
A.一定小于9W B.一定等于9W
C.一定大于9W D.条件不足,不能确定
40、随着中国电信业的发展,国产手机在手机
市场上已经占有了相当大的市场份额。如图所
示是中国科健股份有限公司生产的一块手机电
池外壳上的文字说明,由此可知此电池的电动
势以及待机状态下平均工作电流分别是( )
A.4.2V 14.58mA B.4.2V 700mA C.3.7V 14.58mA D.3.7V 700mA
41、某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上,则下列说法正确的是( )
A.当汽车加速前进时,甲灯亮
B.当汽车加速前进时,乙灯亮
C.当汽车刹车时,乙灯亮
D.当汽车刹车时,甲、乙灯均不亮
42、一辆电瓶车,质量为500kg,由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24V的电压,当电瓶车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时,通过电动机的电流为5A,设车所受的阻力是车重的0.02倍(g=10m/s2),则此电动机的内阻是( )
A.4.8Ω B.3.2Ω C.1.6Ω D.0.4Ω
43、下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象( )
44、已知如图,两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路?( )
45、左图甲为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r。闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线( )
A.① B.② C.③ D.④
46、已知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,
可采取以下哪些方法( )
A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1
47、如图,电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R1=10Ω,R2=8Ω.当电键S接位置1时,电流表的示数为0.20A.那么当电键S接位置2时,电流表
的示数可能是下列的哪些值( )
A.0.28A B.0.25A
C.0.22A D.0.19A
48、如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触
片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分
别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮 C.ΔU1<ΔU2
B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮 D.ΔU1>ΔU2
49、(1997年全国)如图所示的电路中,电源的电动势恒定,
要想使灯泡变暗,可以 ( )
(A)增大R1 (B)减小R1 (C)增大R2 (D)减小R2
50、(1998年全国)图示的两种电路中,电源相同,各电阻器阻值相等,各电流表的内阻相等且不可忽略不计。电流表A1、A2、A3和A4读出的电流值分别为I1、I2、I3和I4。下列关系式中正确的是( )
A、I1=I3 B、I151、一个伏特表由表头G与电阻R串联而成,如右图所示,若在使用中发现此伏特表的读数总比准确值稍小些,采用下列哪种措施可能加以改进?( )
A.在R上并联一个比R小得多的电阻 B.在R上并联一个比R大得多的电阻
C.在R上串联一个比R小得多的电阻 D.在R上串联一个比R大得多的电阻
52、如右图所示,四个灯泡的电阻分别是R1=R3=10欧,R2=R4=30欧,分别用P1、P2、P3、P4表示这四个灯泡的电功率,那么( )
A.P1>P2>P3>P4 B.P1>P3>P2>P4
C.P4>P3>P2>P1 D.P2>P1>P3>P4
53、如图所示电路中,平行板电容器极板水平放置,板间有一
质量为m的带电油滴悬浮在两板间静止不动。要使油滴向上运
动,可采用的方法是( )
A.只把电阻R1阻值调大
B.只把电阻R2阻值调大
C.只把电阻R3阻值调大
D.只把电阻R4阻值调大
54、如上图所示,用伏安法测电阻R的阻值时,下列说法正确的是( )
A.十分认真地进行测量,测量所得R值一定仍比真实值大
B.只要认真进行测量次数足够多,那么测量所得R的平均值就会非常接近真实值
C.设安培表内阻为RA,那么认真测量所得R值一定比真实值大RA
D.认真测量所得R值一定比真实值小
55、两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12伏的
直流电源上.有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1
两端,电压表的示数为8伏.如果把此电压表改接在R2的两端,则
电压表的示数将( )
A.小于4伏; B.等于4伏; C.大于4伏;小于8伏; D.等于或大于8伏.
二解答题
1、一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大?
2、来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_____ ____。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=___ ____。
3、已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三
只电阻的实际功率之比为_________。
4、实验表明,通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟
电压U之间遵循I =kU 3的规律,其中U表示棒两端的电势差,k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后,接在一个内阻可以忽略不计,电动势为6.0V的电源上。求:⑴当串联的可变电阻器阻值R多大时,电路中的电流为0.16A?⑵当串联的可变电阻器阻值R多大时,棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?
5、已知如图,R1=30Ω,R2=15Ω,R3=20Ω,AB间电压U=6V,A端为正,电容C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C,应将图中变阻器R4的阻值调节到多大?
6、已知如图,电源E =6V,r =4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω。求:①电源的最大输出功率;②R1上消耗的最大功率;③R2上消耗的最大功率。
7、如图所示,黑盒有四个接线柱,内有4只阻值均为6Ω的电阻,每只电阻都直接与接线柱相连。测得Rab=6Ω,Rac=Rad=10Ω。Rbc=Rbd=Rcd=4Ω,试画出黑盒内的电路。
第8题图 第9题图 第11题图
8、如图是一个较为复杂电路的一部分,其中R1=5Ω,R2=1Ω,R3=3Ω,I1=2mA,I2=1mA,则通过电流表A的电流强度值是 。
9、如图,当ab两端接入100伏电压时,测得cd两端电压为80伏,则电阻R= Ω,如果将100伏电压接于cd两端,则ab两端电压为 伏。
10、应用阻值相同的两电阻串联起来作为安培表的分路,其最大量度范围是1.5A,现在把这两电阻并联起来,再作为该安培表的分路,其最大量度范围度为3A。那么这个安培表原来的最大量度范围是 。
11、如右图所示,欧姆表的刻度盘未使用时指针指在A,短接时电流满偏,指针指在B,如果表的总内阻为24欧。C是的中点,D是的中点,E是的中点,则:C点的刻度值是 Ω;D点的刻度值是 Ω;E点的刻度值是 Ω。
12、一个盒子内装有由导线和几个相同阻值的电阻组成电路,盒外1、2、3、4是该电路的四个接线柱,如图所示,已知1、2间和1、3间及2、4间的电阻阻值都相等。3、4间电阻为零。试将盒内电路画在图中。
13、(05上海)右图中图线①表示某电池组的输出电压一电流关系,图线②表示其输出功率一电流关系.该电池组的内阻为 Ω.当电池组的输出功率为120W时,电池组的输出电压是___V.
14、(05上海)一根长为1m的均匀电阻丝需与一“10V,5W”的灯同时工作,电源电压恒为100V,电阻丝阻值R=100Ω(其阻值不随温度变化).现利用分压电路从电阻丝上获取电能,使灯正常工作.(1)在右面方框中完成所需电路;(2)电路中电流表的量程应选择___(选填:“0-0.6A”或“0-3A”);(3)灯正常工作时,与其并联的电阻丝长度为____m.
15、(05江苏)将满偏电流Ig=300μA、内阻未知的电流表改装成电压表并进行核对.(1)利用如图所示的电路测量电流表的内阻(图中电源的电动势E=4V ):先闭合S1,调节R,使电流表指针偏转到满刻度;再闭合S2,保持R不变,调节R′,使电流表指针偏转到满刻度的2/3,读出此时R/的阻值为200Ω,则电流表内阻的测量值Rg= Ω.
(2)将该表改装成量程为3V的电压表,需 (填“串联”或“并联”)阻值为R0= Ω的电阻. (3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对,试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图.
16、(05福建)测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)。
器材:量程3V的理想电压表,量程0.5A的电流表(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑线变阻器R′,电键K,导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。则可以求出E= ,r= 。(用I1,I2,U1,U2及R表示)
17、(05广西)利用图1所示的电路测量电流表mA的内阻RA。图中R1、R2为电阻,K1、K2为电键,B是电源(内阻可忽略)。
①根据图1所给出的电路原理图,在图2的实物图上连线。
②已知R1=140Ω,R2=60Ω。当电键K1闭合、K2断开时,电流表读数为6.4mA;当K1、K2均闭合时,电流表读数为8.5mA。由此可以求出RA= Ω。(保留2位有效数字)
18、(05云南)利用图中给定的器材测量电压表
V的内阻Rv。图中B为电源(内阻可忽略不计),
R 为电阻箱,K 为电键。
① 将图中实物连接为测量所用的电路。
② 写出实验中必须记录的数据(用符号表
示),并指出各符号的意义:________ ___________
③ 用② 中记录的数据表示RV的公式为RV=___________。
19、(04湖北)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):
电源E,具有一定内阻,电动势约为9V;
电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω;
电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;
滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω;
单刀单掷开关K,导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。
(3)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_________________。
参考答案(仅供参考)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B C D AC B A BC A A D
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
B B D AD AD A A B C A
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
D D AC A B C ABCD A A B
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
B D D ACD A C ABD B A C
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
B C C B C BD C BD AD BD
51 52 53 54 55
B D BD AC A
解答题
1、解:电动机不转时可视为为纯电阻,由欧姆定律得,,这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时,输入的电功率为P电=U2I2=36W,内部消耗的热功率P热==5W,所以机械功率P=31W
2、解:按定义,
由于各处电流相同,设这段长度为l,其中的质子数为n个,
则由。而
3、解:本题解法很多,注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单:电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3;还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω,因此电压之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2;在此基础上利用P=UI,得P1∶P2∶P3=1∶2∶6
4、解:画出示意图如右。⑴由I =kU 3和I=0.16A,可求得棒两端电压
为2V,因此变阻器两端电压为4V,由欧姆定律得阻值为25Ω。
⑵由于棒和变阻器是串联关系,电流相等,电压跟功率成正比,棒两端电压为1V,由I =kU3得电流为0.02A,变阻器两端电压为5V,因此电阻为250Ω。
5、解:由于R1 和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,由电容器的电容知:为使C的带电量为2×10-6C,其两端电压必须为1V,所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20Ω或4Ω。两次电容器上极板分别带负电和正电。
还可以得出:当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中,通过图中P点的电荷量应该是4×10-6C,电流方向为向下。
6、解:①R2=2Ω时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为2.25W;②R1是定植电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W;③把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6Ω,所以,当R2=6Ω时,R2上消耗的功率最大为1.5W。
7、解:由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4Ω,只有2只6Ω串联后再与1只6Ω并联才能出现4Ω,因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻,结论正合适。
8、2mA
9、80,40V
10、1A
11、24,72,168
13、5,30
14、(1)如答图1 (2)0-3A (3)0.17(或)
15、(1)100 (2)串联 9900
16、(1)C (2)①实验电路原理图如图。
②
17、43Ω 电路见图下图
18、① 连线如图所示。
②R1、R2,它们是电阻箱的两次读数;U1、U2,它们是相应的电压表的两次读数。
③
19、(1)
(2)
(3)或
6
图 1
B
A
C
9
2
1
0
P/W
3I/A
R1
R2
K1
K2
mA
B
图1
图2
G
V
E r S
R0
R
图甲
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