
本試卷滿分100分,考試用時75分鐘。
注意事項:
1.答題前,考生務(wù)必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上。
2.回答選擇題時,選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動,用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號?;卮鸱沁x擇題時,將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3.考試結(jié)束后,將本試卷和答題卡一并交回。
4.本試卷主要考試內(nèi)容:人教版必修第三冊第十三章,選擇性必修第二冊前兩章。
一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。
1. 下列關(guān)于磁的說法正確的是( )
A. 自然界的磁體總是存在三個磁極
B. 同名磁極相互吸引
C. 在同一磁場中,磁感線越密,磁場越強
D. 磁感應(yīng)強度的單位是安培
【答案】C
【解析】A.自然界的磁體總是存在兩個磁極,即磁北極和磁南極,故A錯誤;
B.同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引,故B錯誤;
C.磁感應(yīng)線的疏密程度可以反映磁場的強弱,在同一磁場中,磁感線越密,磁場越強,故C正確;
D.磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉(T),故D錯誤。
故選C。
2. 一能量子的能量是,已知普朗克常量,其電磁輻射的頻率為( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由能量子的公式
可得電磁輻射的頻率為
故選A。
3. 下列說法正確的是( )
A. 安培力的方向總是促進導(dǎo)體的運動,稱為電磁阻尼
B. 安培力阻礙導(dǎo)體的運動,稱為電磁驅(qū)動
C. 渦流都是有害的
D. 安檢門利用了渦流
【答案】D
【解析】A.當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力,安培力總是阻礙導(dǎo)體運動的現(xiàn)象,稱為電磁阻尼,故A錯誤;
B.磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運動起來的現(xiàn)象,稱為電磁驅(qū)動,故B錯誤;
C.真空冶煉爐熔化金屬、安檢門等都是利用了渦流原理,這些應(yīng)用都是有益于人類生產(chǎn)生活的應(yīng)用,故渦流不一定都是有害的,故C錯誤;
D.安檢門利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品,故D正確。
故選D。
4. 將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流計及開關(guān)按圖示連接。線圈A放在線圈B中,線圈A中插有鐵芯。閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P處于如圖所示的位置。已知開關(guān)閉合的瞬間,電流計指針向左偏轉(zhuǎn);開關(guān)斷開的瞬間,電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是( )
A. 在開關(guān)閉合的情況下,將帶鐵芯的線圈A從線圈B中抽出的過程中,電流計指針不偏轉(zhuǎn)
B. 在開關(guān)閉合的情況下,將滑片P向右滑動,電流計指針向右偏轉(zhuǎn)
C. 在開關(guān)閉合的情況下,A、B保持相對靜止一起向右移動一小段距離(各處連接完好),電流計指針向左偏轉(zhuǎn)
D. 在開關(guān)閉合的情況下,將滑片迅速向左滑動,線圈B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流計指針偏轉(zhuǎn)
【答案】D
【解析】A.抽出會導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A錯誤;
B.開關(guān)閉合,電流升高,磁場增強,產(chǎn)生的感應(yīng)電流導(dǎo)致電流表向左偏轉(zhuǎn),而滑片向右滑動,電阻減小,電流升高,同樣會導(dǎo)致電流表向左偏轉(zhuǎn),故B錯誤;
C.磁通量不發(fā)生變化,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C錯誤;
D.滑片向左滑動,電阻增大,電流減小,磁場減弱,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確。
故選D。
5. 圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個頂點上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動,它所受洛倫茲力的方向是( )
A. 向上B. 向下
C. 向左D. 向右
【答案】B
【解析】試題分析:帶電粒子在磁場中受洛倫茲力,磁場為4根長直導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的合磁場,根據(jù)右手定則,a在O點產(chǎn)生的磁場方向為水平向左,b在O點產(chǎn)生磁場方向為豎直向上,c在O點產(chǎn)生的磁場方向為水平向左,d在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,所以合場方向水平向左.根據(jù)左手定則,帶正電粒子在合磁場中洛倫茲力方向向下.
故選B.
6. 航母上飛機彈射起飛是利用電磁驅(qū)動來實現(xiàn)的。電磁驅(qū)動原理如圖所示,在固定線圈左右兩側(cè)對稱位置放置兩個閉合金屬圓環(huán),鋁環(huán)和銅環(huán)的形狀、大小相同,已知銅的電阻率較小,則合上開關(guān)S的瞬間( )
A. 兩個金屬環(huán)都向左運動
B. 兩個金屬環(huán)都向右運動
C. 從左側(cè)向右看,兩個金屬環(huán)中感應(yīng)電流沿順時針方向
D. 銅環(huán)受到的安培力等于鋁環(huán)受到的安培力
【答案】C
【解析】AB.若環(huán)放在線圈兩邊,根據(jù)“來拒去留”可得,合上開關(guān)S的瞬間,環(huán)為阻礙磁通量增大,則環(huán)將向兩邊運動,故AB錯誤;
C.線圈中電流為右側(cè)流入,磁場方向為向左,在閉合開關(guān)的過程中,磁場變強,則由楞次定律可知,電流由左側(cè)向右看為順時針,故C正確;
D.由于銅環(huán)的電阻較小,故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大;故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán),故D錯誤;
故選C。
7. 用兩根相同的勻質(zhì)導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為和的圓形閉合線圈和,兩線圈平面與勻強磁場垂直。當(dāng)磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時,兩線圈中的感應(yīng)電流之比為( )
A. B. C. 5:2D. 2:5
【答案】D
【解析】用兩根相同的勻質(zhì)導(dǎo)線繞成匝數(shù)分別為和的圓形閉合線圈和,設(shè)半徑為、,有
則兩線圈的半徑之比為
兩線圈所圍的面積之比為
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知
由閉合電路的歐姆定律可知
則兩線圈中的感應(yīng)電流之比為
故選D。
二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。
8. 關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是( )
A. 長波穿透能力強,能摧毀病變的細胞
B. 紅外線的頻率比紫外線的頻率低,紫外線的波長比紅外線的波長短
C. 射線是能量最高的電磁波,其波長最短
D. X射線可用于廣播
【答案】BC
【解析】A.長波穿透能力強,但是能量小,不能摧毀病變的細胞,A錯誤;
B.紅外線的頻率比紫外線的頻率低,紫外線的波長比紅外線的波長短,B正確;
C.射線是能量最高電磁波,其波長最短,C正確;
D.X射線穿透能力較強,可以用來進行人體透視,一般長波中波短波用于廣播,D錯誤;
故選BC。
9. 在如圖所示的電路中,兩個電流計完全相同,零刻度在刻度盤的中央。當(dāng)電流從“+”接線柱流入時,指針向右擺;當(dāng)電流從“-”接線柱流入時,指針向左擺(本題中的指針擺向是相對于電流表零刻度而言的)。在電路接通且穩(wěn)定后斷開開關(guān)S的瞬間,下列說法正確的是( )
A. G1指針向右擺B. G2指針向左擺
C. 兩指針都向右擺D. 兩指針都向左擺
【答案】AB
【解析】電路接通且穩(wěn)定時,兩支路中都有自左向右的電流,當(dāng)開關(guān)S斷開的瞬間,通過L的電流減小,故L將產(chǎn)生自左向右的自感電流以阻礙原電流變化,L所在支路與R所在支路串聯(lián)形成回路,則電流自左向右流過電流表G1、自右向左流過電流表G2,所以G1指針向右擺,G2指針向左擺。
故選AB。
10. 如圖所示,一不計電阻的導(dǎo)體圓環(huán),半徑為、圓心在點,過圓心放置一長度為、電阻為的輻條,輻條與圓環(huán)接觸良好,現(xiàn)將此裝置放置于磁感應(yīng)強度大小為、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場中,磁場邊界恰與圓環(huán)的直徑在同一直線上,現(xiàn)使輻條以角速度繞點逆時針勻速轉(zhuǎn)動,右側(cè)電路通過電刷與輻條中心和環(huán)的邊緣相接觸,,開關(guān)處于閉合狀態(tài),不計其他電阻,則下列判斷正確的是( )
A. 通過的電流方向自上而下
B. 感應(yīng)電動勢的大小為
C. 理想電壓表的示數(shù)為
D. 理想電流表的示數(shù)為
【答案】CD
【解析】A.根據(jù)右手定則可知,通過定值電阻的電流方向為自下而上,A錯誤;
B.導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割產(chǎn)生的電動勢為
B錯誤;
C.電壓表的示數(shù)為
C正確;
D.電流表的示數(shù)為
D正確。
故選CD。
三、非選擇題:共54分。
11. “祖沖之”研究小組用圖中所給的器材進行與安培力有關(guān)的實驗。金屬導(dǎo)軌和固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的極位于兩導(dǎo)軌的正上方,極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。
(1)在圖中畫出連線,完成實驗電路,要求滑動變阻器以限流方式接入電路,且在開關(guān)閉合后,金屬棒沿箭頭所示的方向運動____。
(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度,有人提出以下建議:
A.適當(dāng)增大兩導(dǎo)軌間的距離
B.換一根更長的金屬棒
C.適當(dāng)減小金屬棒中的電流
其中正確的是_____(填入正確選項前的字母)。
(3)根據(jù)磁場會對電流產(chǎn)生作用力原理,人們發(fā)明了_____(填入正確選項前的字母)。
A. 回旋加速器B. 電磁炮C. 質(zhì)譜儀
【答案】(1)見解析 (2)A (3)B
【解析】(1)電路連線如圖
(2)AC.根據(jù)公式可得,適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電流,可增大金屬棒受到的安培力,根據(jù)動能定理有
則金屬棒離開導(dǎo)軌時的動能變大,即離開導(dǎo)軌時的速度變大,故A正確,C錯誤;
B.若換用一根更長的金屬棒,但導(dǎo)軌間的距離不變,安培力F不變,棒的質(zhì)量變大,速度為
速度變小,故B錯誤。
故選A。
(3)根據(jù)磁場會對電流產(chǎn)生作用力的原理,人們發(fā)明了電磁炮;回旋加速器和質(zhì)譜儀都是根據(jù)帶電粒子在磁場中做圓周運動制成的,故選B。
12. 在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗中: 先按圖甲所示連線,不通電時,電流表指針停在正中央,閉合開關(guān)S時,觀察到電流表指針向左偏.然后按圖乙所示將靈敏電流計與副線圈B連成一個閉合回路,將原線圈A、電池、滑動變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個閉合電路.
(1)圖甲電路中,串聯(lián)定值電阻R的主要作用是____
減小電源兩端的電壓,保護電源
增大電源兩端的電壓,保護開關(guān)
減小電路中的電流,保護靈敏電流計
減小電路中的電流,保護開關(guān)
(2)圖乙中,S閉合后,在螺線管A插入螺線管B的過程中,電流表的指針將__________偏轉(zhuǎn)(填“向左”、“向右”或“不”).
(3)圖乙中,S閉合后,線圈A放在B中不動,在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中,電流表指針將__________偏轉(zhuǎn)(填“向左”、“向右”或“不”).
(4)圖乙中,S閉合后,線圈A放在B中不動,在突然斷開S時,電流表指針將__________偏轉(zhuǎn)(填“向左”、“向右”或“不”).
【答案】(1)C (2)向左 (3)向左 (4)向右
【解析】(1)電路中串聯(lián)定值電阻,目的是減小電流,保護靈敏檢流計,故C正確,A、B、D錯誤;
(2)將S閉合后,將螺線管A插入螺線管B的過程中,穿過B的磁場向下,磁通量變大,由楞次定律可知,線圈B的感應(yīng)磁場向上,根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入,則電流表的指針將左偏轉(zhuǎn);
(3)螺線管A放在B中不動,穿過B的磁場向上,將滑動變阻器的滑動觸片向左滑動時,穿過B的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入,則電流表的指針將左偏轉(zhuǎn);
(4)螺線管A放在B中不動,穿過B磁場向上,突然切斷開關(guān)S時,穿過B的磁通量減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流表負接線柱流入,則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn).
故答案為(1)C;(2)向左;(3)向左;(4)向右
13. 如圖所示,邊長、電阻的正方形導(dǎo)線框,邊接有電源,電源的電動勢、內(nèi)阻,空間存在方向垂直線框平面向里、磁感應(yīng)強度大小的勻強磁場,求:
(1)通過電源的電流;
(2)線框受到的安培力。
【答案】(1) (2)
【解析】(1)正方形線框一邊的電阻為
線框三邊串聯(lián),再與AB邊并聯(lián)的總電阻為
由閉合電路的歐姆定律可知
(2)線框的AB邊受的安培力豎直向上,大小為
線框的ADCB邊受的安培力豎直向上,大小為
則線框受到的安培力之和為
14. 一質(zhì)量為、電荷量為的粒子在加速電場與磁場中的運動軌跡如圖所示。已知粒子的初速度為0,加速電場兩端的電壓為,磁場的磁感應(yīng)強度大小為,求:
(1)粒子進入磁場的速度大小;
(2)粒子在磁場中運動的半徑及時間。
【答案】(1) (2),
【解析】(1)粒子在電場中加速,根據(jù)動能定理有
解得
(2)粒子在磁場中做勻速圓周運動,則有
解得
由圖可知,粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)了半個周期,則運動時間為
,
聯(lián)立解得
15. 如圖所示,、是兩條足夠長水平固定放置的阻值可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距,水平導(dǎo)軌所在區(qū)域存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大小的勻強磁場。水平導(dǎo)軌的左端與一段光滑圓弧軌道平滑連接,水平導(dǎo)軌的右端接入阻值為的電阻。一質(zhì)量、長度、電阻的導(dǎo)體棒靜置于水平軌道的最左端,將另一個與導(dǎo)體棒完全相同的導(dǎo)體棒從圓弧軌道上高處由靜止釋放,與發(fā)生完全非彈性碰撞,運動過程中導(dǎo)體棒、始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,取重力加速度大小,求:
(1)整個過程中,通過電阻的電荷量;
(2)整個過程中,在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)兩棒最終的位置與之間的距離。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)對于導(dǎo)體棒下滑的過程中,根據(jù)動能定理,則有
可解得
對于非彈性碰撞,則有
可解得
對于導(dǎo)體棒列動量定理,則有
可得
可解得
(2)對于整個過程中,列能量守恒,則有
所以電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為
(3)根據(jù)歐姆定律和電荷量可知
可解得
可解得
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