高中物理电磁学试题选
高中物理电磁学部分试题选
0.1填空题(把答案填在题中的括号内)。
0.1.1 如图3-51所示,在厚金属板M 附近放置一个负点电荷Q ,比较图中a 、b 、c 三点的
场强E a 、E b 、E c 大小关系为( );电势U a 、U b 、U c 高低关系为( ).
图3-51
带电量为q 1、q 2,质量分别为m 1和m 2的两带异种电荷的粒子,其中q 1=2q 2,m1=4m 2,均在真空中.两粒子除相互之间的库仑力外,不受其它力作用.已知两粒子到某固定点的距离皆保持不变,由此可知两粒子一定做( )运动,该固定点距两带电粒子的距离之比L 1∶L 2=( ).
在一次雷雨闪电中,两块云之间的电势差均为10V ,从一块云移到另一块云的电量均为30C ,则在这次闪电中放出的能量是( )J .
如图3-52所示,在电场为竖直方向的匀强电场中,质量为m 、带电量为-q 的质点P ,沿直线AB 斜向下运动,直线AB 与竖直方向间的夹角为θ,若AB 长度为L ,则A 、B 两点间的电势差为( ).
90.1.2 0.1.3 0.1.4
图3-52
用三个完全相同的金属环,将其相互垂直放置,并把相交点焊接起来成为如图3-53所示的球形骨架,如整个圆环的电阻阻值为4Ω,则A 、C 间的总电阻阻值R AC =( )。(A 、B 、C 、D 、E 、F 为六个相交焊接点,图中B 点在外,D 点在内)
0.1.5
图5-53
0.1.6 电路如图3-54所示,R 1=R 3=R ,R 2=2R ,若在b 、d 间接入理想电压表,读数为
( );若在b 、d 间接入内阻为R 的电压表,读数为( )。
图5-54
0.1.7 如图3-55所示的图线,a 是某电源的U-I 图线,b 是电阻R 的U-I 图线,这个电源
的内电阻等于( ) ,用这个电源和两个电阻R串联成闭合电路,电源输出的电功率等于( ) 。
图3-55
0.1.8 如图3-56所示电路中,已知R 1=100Ω,右边虚线框内为黑盒,情况不明,今用电
压表测得U AC =10V ,U CB =40V .则A 、B 间总电阻R AB 是( ) 。
图5-56
0.1.9 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧干前的加热状态,另一种是锅内水烧干
后的保温状态。如图3-57所示是电饭锅电路的示意图,S 是感温材料制造的开关,R 1是电阻,R 2是加热用的电阻丝,那么当开关S 接通时,电饭锅所处的工作状态为( )。如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的1/9,那么R 1/R2=( )。
图3-57
0.1.10 某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,这个自动扶梯在输入电压为380V 的电动
机带动下以0.40m/s的恒定速率向斜上方运动,电动机的最大输出功率为5.0kW ,不载人时电动机中的电流为5.0 A,若载人时扶梯的运动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为( ) .(设人的平均质量为60kg ,g =10 m/s2)
0.1.11 某段陡峭的河床,上、下游水面高度差为2.0 m,上游河水水速为2.0 m/s,水面宽
为4.0m ,平均水深为1.0m ,若将该段河水的机械能全部转化为电能,发电功率可达
( )kW .发电时若发电机输出功率仅为上述功率的一半,一昼夜发电机输出电能约为( )kW·h .(取两位有效数字)
0.1.12 如图3-58所示电路中,电池的电动势 ,内阻为r ,接在电池两端的电阻为R 。各
量都用国际单位表示,将电量为q 的正电荷由A 点沿路径ARB 移到B 点,电场力做的功等于( ) 。而将此正电荷由A 点沿电池的内电路移动到B 点,电场力做的功等于( ) 。
图3-58
0.1.13 如图3-59所示电路,电源电动势为ε,内电阻为r ,R 0为定值电阻,变阻器的最大
阻值为R ,已知R>R0>r。
图3-59
(1)当变阻器阻值调至R 1=( ) 时,电源输出的最大功率为P 1=( ) 。 (2)当变阻器阻值调至R 2=( ) 时,变阻器上消耗的最大功率为P 2=( ) 。 0.1.14 如图3-60所示的电路中,电源由6个电动势ε0=1.5 V,内电阻r 0=0.1 Ω的相同电
池串联而成,定值电阻R 1=4.4 Ω、R 2=6 Ω,R 2允许消耗的最大电功率P MAX =
3.375W ,R 3是可变电阻,若R 3=12 Ω时,电源的输出功率P =( ) ,若要使R 2消耗功率达到最大电功率,则R 3阻值应调至( ) Ω.
图3-60
0.1.15 如图3-61所示电路中,电源电动势ε=6 V,内阻r=0.5 Ω,R 1=500 Ω,R 2=5 Ω,
R 3=3000 Ω,电流表内阻R A=20 Ω,电压表内阻R V=500 kΩ,合上开关S 接通电源,试估算出电压表示数为( )V ,电流表示数为( )A 。
图3-61
0.1.16 如图3-62所示电路,电源电动势ε=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R 1=3 Ω,R 2=2 Ω,
电容器的电容C =1.5 μF .开关S 是闭合的。现将开关S 断开,则断开K 后,电源释放的电能为( ) 。
图3-62
0.1.17 某大楼安装了一台升降机,该升降机在电压为380V 的电动机带动下以1m/s的恒定
速率沿竖直方向上升,电动机的最大输出功率为9.1 kW.不载人时测得电动机中的电流为5A ,若载人时升降机的速率和不载人时相同,则这台升降机载10人时,电动机的输出功率为( )kW ,这台升降机可同时乘载的最多人数为( )人(设人的平均质量为60 kg,g =10m/s2,电动机的内阻和一切摩擦不计).
0.1.18 一个定值电阻接到电压为U 的交流电路上时,流过它的电流为I ,如果将一台理想
变压器的原线圈接到同一交流电路,副线圈接该定值电阻,这时原线圈的电流为I/4,则这时通过该电阻的电流为( ) ;当副线圈上改接阻值为原电阻4倍的电阻时,变压器的输入功率为( ) .
0.1.19 一降压变压器副线圈中有一个抽头如图3-63所示,已知线圈匝数之比n 1∶n 2∶n 3
=54∶3∶1.当S 接1时电压表读数为16 V,灯泡正常发光.当S 接2时电流表的读数减少了32.4mA ,这一过程中原线圈的输入电压U 1不变.由此可求得灯泡的额定功率为(
).
图3-63
0.1.20 如图3-64,电压为U 的两平行带电板间相距4r ,两板正中间有半径为r 的金属网状
圆筒,圆筒内有垂直纸面的匀强磁场,上板在圆筒正中心的上方有一小孔B ,则圆筒中心点O 的电场强度为( ) .若一带正电q ,质量为m 的微粒(不计重力),从小孔处以初速为零进入电场,并从A 点进入金属网,从D 点离开金属网,CD 是金属网的水平直径的连线,则AB 两点的电势差为( ) ;金属网中的磁感强度为( ) .
图3-64
-20.1.21 在真空中半径为r =3×10m的圆形区域内,有一匀强磁场,磁场的磁感强度B =
60.2T ,方向如图3-65所示.一带正电粒子以速度V 0=1.2×10m/s的初速度从
3磁场边界上的直径ab 一端a 点射入磁场,已知该粒子荷质比q/m=10C/kg,不计
粒子重力,则粒子在磁场中运动的最长时间为( ) .
图3-65
-20.1.22 如图3-66所示,铜棒ab 长0.1m,质量为6×10 kg ,两端与长为1m 的轻铜线相
连.静止于竖直平面上.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感强度B =0.5 T.现
接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生摆动.已知最大偏转角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了( )J ;通电电流的大小为( )A .(不
2计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g 取10m/s)
图3-66
0.1.23 如图3-67所示,边长为20 cm的正方形单匝线圈abcd 靠墙根斜放,线圈平面与地
面间夹角为30°,该区域有B =0.2 T方向水平向右的匀强磁场,现将cd 边向右拉,ab 边经0.1秒着地,那么该过程中线框里产生的平均感应电动势的大小为( )V .
图3-67
0.1.24 如图3-68所示,在第Ⅰ象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以
相同速率沿与x 轴成30°角的方向从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为( ) ;它们离开磁场时的速度方向互成( ) 角.
图3-68
0.1.25 一个带电粒子A 在强磁场中做匀速圆周运动,运动半径为R ,在某点与一静止的带
电粒子B 发生了碰撞而结合在一起后运动半径仍为R ,但转动方向相反,如图3-69所示.则A 、B 两粒子所带电量大小之比q A∶q B=( ) .碰撞前后做圆周运动的周期T 1和T 2的关系是T 1( )T 2(填“<”、“=”或“>”).
图3-69
40.1.26 绝缘的光滑半圆形轨道竖直放置在电场强度为5×10V/m的匀强电场中,如图3-70
-5所示,电场线竖直向下,在环壁的最高点A 处有一质量为2×10kg 、带电量为2.0×10
-9C 的小球,由静止开始滑下,轨道半径为2m ,则通过最低点C 时,小球对环的
2压力为________N(g 取10m/s).
图3-70
0.1.27 空间有一个水平向里的有界匀强磁场,如图3-71所示,一刚性正方形线圈,质量为
m ,边长为l ,从磁场上方距磁场上界h 1处自由落下(线圈总沿竖直面运动).若线
圈刚好匀速穿过磁场区域,则有界磁场的宽度h 2=( ) ;线圈穿过磁场过程中产生的内能为( ) .
图3-71
0.1.28 两块面积为S 的平行板,彼此相距l ,板间通入已电离的气流,气流速度为v ,两板
间存在一磁感强度为B 的磁场,磁场方向与气流垂直,如图3-72所示.把两板与外电阻R 连接起来,在磁场力作用下,气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流,这个装置就是磁流体发电机.设气体的导电率(电阻率的例数)为σ,流过外电阻R的电流强度I应等于( ) .
图3-72
0.2 选择题:在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.
0.2.1 如图3-1所示,有一金属箔验电器,起初金属箔闭合,当带正电的棒靠近验电器上
部的金属板时,金属箔张开.在这个状态下,用手指接触验电器的金属板,金属箔闭合,问当手指从金属板上离开,然后使棒也远离验电器,金属箔的状态如何变化? 从图3-1的①~④四个选项中选取一个正确的答案. [ ]
图3-1
A.图① B.图② C.图③ D.图④
0.2.2
0.2.3
0.2.4
0.2.5 下列关于静电场的说法中正确的是 [ ] A.在点电荷形成的电场中没有场强相等的两点,但有电势相等的两点 B.正电荷只在电场力作用下,一定从高电势向低电势运动 C.场强为零处,电势不一定为零;电势为零处,场强不一定为零 D.初速为零的正电荷在电场力作用下不一定沿电场线运动 在静电场中,带电量大小为q的带电粒子(不计重力),仅在电场力的作用下,先后飞过相距为d的a、b两点,动能增加了ΔE,则 [ ] A.a点的电势一定高于b点的电势 B.带电粒子的电势能一定减少 C.电场强度一定等于ΔE/dq D.a、b两点间的电势差大小一定等于ΔE/q 将原来相距较近的两个带同种电荷的小球同时由静止释放(小球放在光滑绝缘的水平 面上),它们仅在相互间库仑力作用下运动的过程中 [ ] A.它们的相互作用力不断减少 B.它们的加速度之比不断减小 C.它们的动量之和不断增加 D.它们的动能之和不断增加 如图3-2所示,两个正、负点电荷,在库仑力作用下,它们以两者连线上的某点为
圆心做匀速圆周运动,以下说法正确的是 [ ]
图3-2
A.它们所需要的向心力不相等 B.它们做圆周运动的角速度相等 C.它们的线速度与其质量成反比 D.它们的运动半径与电荷量成反比
如图3-3所示,水平固定的小圆盘A,带电量为Q,电势为零,从盘心处O由静止释放一质量为m,带电量为+q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h,又知道过竖直线上的b点时,小球速度最大,由此可知在Q所形成的电场中,可以确定的物理量是 [ ]
0.2.6
图3-3
A.b点场强 B.c点场强
C.b点电势 D.c点电势
0.2.7 A、B两个小球带有同种电荷,放在光滑的绝缘水平面上,A的质量为m,B的质
量为2m.它们相距为d,同时由静止释放,在它们距离到2d时,A的加速度为a,速度为v,则 [ ]
0.2.8 A.此时B的速度为v/2 B.此时B的加速度为a/2 2 C.此过程中电势能减少(5/8)mv 2 D.此过程中电势能减少(3/4)mv 如图3-4所示,带电体Q固定,带电体P的带电量为q,质量为m,与绝缘的水平
桌面间的动摩擦因数为μ,将P在A点由静止放开,则在Q的排斥下运动到B点停下,A、B相距为s,下列说法正确的是 [ ]
图3-4
A.将P从B点由静止拉到A点,水平拉力最少做功2μmgs B.将P从B点由静止拉到A点,水平拉力做功μmgs C.P从A点运动到B点,电势能增加μmgs D.P从A点运动到B点,电势能减少μmgs
如图3-5所示,悬线下挂着一个带正电的小球,它的质量为m、电量为q,整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度为E. [ ]
0.2.9
图3-5
A.小球平衡时,悬线与竖直方向夹角的正切为Eq/mg B.若剪断悬线,则小球做曲线运动 C.若剪断悬线,则小球做匀速运动 D.若剪断悬线,则小球做匀加速直线运动
0.2.10 节日采灯是由若干只小灯泡串联接到照明电路上的,现有下列四组灯泡供选用,较
为合适的是 [ ]
A.10只“12V10W” B.10只“220V15W”
C.15只“15V3W D.30只“9V2W”
0.2.11 将一个6V、6W的小灯甲连接在内阻不能忽略的电源上,小灯恰好正常发光,现改
将一个6V、3W的小灯乙连接到同电源上,则 [ ]
A.小灯乙可能正常发光
B.小灯乙可能因电压过高而烧毁
C.小灯乙可能因电压较低而不能正常发光
D.小灯乙一定正常发光
0.2.12 在总电压不变的条件下,黄昏时电灯比深夜暗,是因为黄昏时 [ ]
A.线路中总电阻变大,电流变小
B.总电流一定,支路增多分去了电流
C.干线电流过大,线路损失电压增大
D.总电阻变小,每支路电流增大
0.2.13 灯泡中灯丝断了,将灯丝搭接起来再用,则以下判断正确的是 [ ]
A.比原来更亮
B.比原来更暗
C.搭接起来的地方容易烧断,其他地方不易断
D.搭接起来的地方不容易断,其他地方容易烧断
0.2.14 用三个电动势均为1.5V、内阻均为0.5Ω的相同电池串联起来作电源,向三个阻
值都是1Ω的用电器供电,要想获得最大的输出功率,在如图3-6所示电路中应选择的电路是 [ ]
图3-6
0.2.15 在LC振荡电路中,L是电感线圈的自感系数,C是由a和b组成的平行板电容器
的电容,在t1时刻,电路中电流不为零,而电容器的a板带电量为+q,经过一段时间到t2时刻,a板第一次带-q的电量,则可能是 [ ]
A.t2-t1=2π
B.t2-t1=π
C.在t1和t2时刻电路中的电流方向相同
D.在t1和t2时刻电路中的电流方向相反
0.2.16 LC电路中产生了振荡电流,其中电容器的上极板带电情况如图3-7(a)中q-t
图象所示,当LC电路中的某时刻电流方向与电容器极板带电性质如图3-7(b)所示,则此时刻为 [ ]
图3-7
A.Oa时间段中的某一时刻 B.ab时间段中的某一时刻 C.bc时间段中的某一时刻 D.cd时间段中的某一时刻
0.2.17 如图3-8为LC振荡电路某时刻的电流方向,且电流正在减小,则 [ ]
图3-8
A.电容器C的上板带正电 B.电感L中的磁通量变化率正在变大 C.电场能正在向磁场能转化 D.该电路向真空中辐辐电磁波的波长与电容量C成正比
0.2.18 如图3-9甲所示,在LC振荡电路中,通过P点的电流i变化规律如图3-9乙所示,
且把通过P点向右的电流规定为电流i的正方向,则下述正确的是 [ ]
图3-9
A.0.5s至1s之间,电容器C在放电 B.0.5s至1s之间,电容器C的上极板带正电 C.1s至1.5s之间,Q点电势比P点的电势高 D.1s至1.5s之间,电场能正在转变成磁场能
0.2.19 如图3-10所示的电路中,R1、R2、R3、R4、R5为阻值固定的电阻,R6为可变电阻,A为内阻可忽略的电流表,V为内阻很大的电压表,电源的电动势为,内阻为r.当R6的滑动触头P向a端移动时 [ ]
图3-10
A.电压表V的读数变小 B.电压表V的读数变大 C.电流表A的读数变小 D.电流表A的读数变大
0.2.20 如图3-11所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中,3只理想电压
表的示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,下列各值可能出现的是
[ ]
图3-11
A.ΔU1=3V、ΔU2=2V、ΔU3=1V B.ΔU1=1V、ΔU2=3V、ΔU3=2V C.ΔU1=0.5V、ΔU2=1V、ΔU3=1.5V C.ΔU1=0.2V、ΔU2=1V、ΔU3=0.8V
0.2.21 如图3-12甲所示电路中,电流表A1与A2内阻相同,A2与R1串联,当电路两端接
在电压恒定的电源上时,A1示数为3A,A2的示数为2A;现将A2改为与R2串联,如图3-12乙所示,再接在原来的电源上,那么 [ ]
图3-12
A.A1的示数必增大,A2的示数必减小 B.A1的示数必增大,A2的示数必增大 C.A1的示数必减小,A2的示数必增大 D.A1的示数必减小,A2的示数必减小
0.2.22 如图3-13所示为白炽灯L1(规格为“220V,100W”)、L2(规格为“220V,60W”)
的伏安特性曲线(I-U图象),则根据该曲线可确定将L1、L2两灯串联在220V的电源上时,两灯的实际功率之比大约为 [ ]
图3-13
A.1∶2 B.3∶5 C.5∶3 D.1∶3
0.2.23 如图3-14所示的电路中,当R1的滑动触头移动时 [ ]
图3-14
A.R1上电流的变化量大于R3上电流的变化量
B.R1上电流的变化量小于R3上电流的变化量
C.R2上电压的变化量大于路端电压的变化量
D.R2上电压的变化量小于路端电压的变化量
0.2.24 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧干前的加热状态,另一种是锅内水烧干
后保温状态,如图3-15所示是电饭锅电路原理示意图,S是用感温材料制造的开关.下列说法中正确的是 [ ]
图3-15
A.其中R2是供加热用的电阻丝
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态,S断开时为保温状态
C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半,R1/R2应为2∶1 D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半,R1/R2应为(-1)∶1 0.2.25 如图3-16所示M为理想变压器,电源电压不变,当变阻器的滑动头P向上移动时,
读数发生变化的电表是 [ ]
图3-16
A.A1 B.A2 C.V1 D.V2
0.2.26 如图3-17甲所示,两节同样的电池(内电阻不计)与滑线变阻器组成分压电路和理
想变压器原线圈连接,通过改变滑动触头P的位置,可以在变压器副线圈两端得到图3-17乙中哪些电压? [ ]
图3-17
0.2.27 如图3-18所示的电路中,L1和L2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下
列说法正确的是 [ ]
图3-18
A.合上开关S接通电路时,L1先亮,L2后亮,最后一样亮
B.合上开关S接通电路时,L1和L2始终一样亮
C.断开开关S切断电路时,L1立刻熄灭,L2过一会儿才熄灭
D.断开开关S切断电路时,L1和L2都要过一会儿才熄灭
0.2.28 如图3-19所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯炮L1、L2和L3,
输电线的等效电阻为R,原线圈接有一个理想的电流表.开始时,开关S接通,当S断开时,以下说法中正确的是 [ ]
图3-19
A.原线圈两端P、Q间的输入电压减小
B.等效电阻R上消耗的功率变大
C.原线圈中电流表示数增大
D.灯炮L1和L2变亮
0.2.29 要减小发射电磁波的周期,下列哪些办法是正确的 [ ]
A.减小线圈的匝数
B.抽去线圈中的磁芯
C.降低电容器的充电电压
D.减小电容器的电容
0.2.30 无线电发射装置的振荡电路中的电容为30pF时,发射的无线电波的频率是1605
kHz.若保持回路的电感不变,将电容调为270pF,这时发射的电波的波长为
[ ]
A.62m B.187m C.560m D.1680m
0.2.31 如图3-20所示是一个理想变压器,A1、A2分别为理想的交流电流表,V1、V2
分别为理想的交流电压表,R1、R2、R3均为电阻,原线圈两端接电压一定的正弦交流电源,闭合开关S,各交流电表的示数变化情况应是 [ ]
图3-20
A.A1读数变大 B.A2读数变大
C.V1读数变小 D.V2读数变小
0.2.32 如图3-21所示电路中,电源电动势为,内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3
为可变电阻,C为电容器.在可变电阻R3由较小逐渐变大的过程中 [ ]
图3-21
A.流过R2的电流方向是由b到a
B.电容器被充电
C.电容器的带电量在逐渐减少
D.电源内部消耗的功率变大
0.2.33 如图3-22所示是一理想变压器的电路图,若初级回路A、B两点接交流电压U时,
四个相同的灯泡均正常发光,则原、副线圈匝数比为 [ ]
图3-22
A.4∶1 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶1
0.2.34 如图3-23所示,一个理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=10∶1,在原
线圈上加220V的正弦交变电压,则副线圈两端c、d间的最大电压为 [ ]
图3-23
A.22V B.22V C.零 D.11V
0.2.35 如图3-24所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一
最大值不变的正弦交流电,在其它条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使 [ ]
图3-24
A.原线圈匝数n1增加
B.原线圈匝数n2增加
C.负载电阻R的阻值增大
D.负载电阻R的阻值减小
0.2.36 下列每组两个单位都能表示同一物理量的是 [ ]
-1-1-1 A.N·C-1与V·m B.J·C与Wb·S
2-12 C.Wb·m与N·A D.T·m与v·s
0.2.37 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
0.2.38 两个相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动,设大小不同的电流按如图
3-25所示的方向通入线圈,则两线圈的运动情况是 [ ]
图3-25
A.都绕圆柱转动
B.彼此相向运动,具有大小相等的加速度
C.彼此相向运动,电流大的加速度大
D.彼此相背运动,电流大的速度大
0.2.39 如图3-26甲所示,闭合导体线框abcd从高处自由下落,落入一个有界匀强磁场
中,从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里,在图3-26乙中表示线框运动过程中的感应电流-时间图象的可能是 [ ]
图3-26
0.2.40 如图3-27所示,由一根绝缘导线绕成半径相同的两个小圆组成的如图所示形状的线
圈水平放置,匀强磁场B垂直通过线圈平面,若将磁场的磁感强度从B增大到2B的过程中通过线圈的电量为Q,则下列哪些过程亦可使线圈中通过电量为Q
[ ]
图3-27
A.保持磁场B不变,将线圈平面翻转90°
B.保持磁场B不变,将线圈平面翻转180°
C.保持磁场B不变,将线圈的一个小圆平面翻转180°
D.保持磁场B不变,将线圈拉成一个大圆
0.2.41 如图3-28所示,abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框,导体棒MN有电
阻,可在ad边与bc边上无摩擦滑动,且接触良好,线框处在垂直纸面向里的匀强磁场中,在MN由靠近ab边处向dc边匀速滑动的过程中,下列说法正确的是 [ ]
图3-28
A.矩形线框消耗的功率先减小后增大
B.MN棒中的电流强度先减小后增大
C.MN棒两端的电压先减小后增大
D.MN棒上拉力的功率先减小后增大
0.2.42 用同样粗细的铜、铝、铁做成三根相同长度的直导线,分别放在电阻可以忽略不计
的光滑水平导轨AB、CD上,如图3-29所示,使导线与导轨保持垂直.设竖直方向的匀强磁场垂直于导轨平面,且充满导轨所在空间,然后用外力使导线向右做匀速直线运动,且每次外力消耗的功率均相同,则 [ ]
图3-29
A.铜导线运动速度最大
B.铁导线运动速度最大
C.三根导线上产生的感应电动势相同
D.在相同的时间内,它们产生的热量相等
0.2.43 一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电量很
小)固定在P点,如图3-30所示.以E表示两板间的场强,U表示电容器两板间的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示位置,则 [ ]
图3-30
A.U变小,E不变 B.E变大,W变大
C.U变小,W不变 D.U不变,W不变
0.2.44 如图3-31所示,有一固定的超导体圆环,在其右侧放着一条形磁铁,此时圆环中没
有电流.当把磁铁向右方移走时,由于电磁感应,在超导体圆环中产生了一定的电流 [ ]
图3-31
A.此电流方向如图中箭头所示,磁铁移走后,电流很快消失
B.此电流方向如图中箭头所示,磁铁移走后,电流继续维持
C.此电流方向与图中箭头方向相反,磁铁移走后,电流很快消失
D.此电流方向与图中箭头方向相反,磁铁移走后,电流继续维持
0.2.45 如图3-32所示的哪些情况中,a、b两点的电势相等,a、b两点的电场强度矢量
也相等? [ ]
图3-32
A.平行板电容器带电时,极板间除边缘以外的任意两点a、b
B.静电场中达到静电平衡时的导体内部的任意两点a、b
C.离点电荷等距的任意两点a、b
D.两个等量异号电荷间连线的中垂线上,与连线中点O等距的两点a、b
0.2.46 在图3-33中虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感强度为B的匀
强磁场.已知从左方水平射入的电子,穿过这区域时未发生偏转.设重力可以忽略不计,则在这区域中E和B的方向可能是 [ ]
图3-33
A.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同
B.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反
C.E竖直向上,B垂直纸面向外
D.E竖直向上,B垂直纸面向里
0.2.47 如图3-34所示,一个矩形闭合金属线圈abcd置于匀强磁场中,在外力作用下绕
垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,磁场方向如图,转动角速度大小为ω.已知线圈在转动过程中受到的磁力矩最大值为M0,则从图示位置开始计时,下面关于线圈受到的磁力矩m随时间t变化的关系正确的是 [ ]
图3-34
A.m=M0sinωt·cosωt B.m=M0sinωt
22 C.m=M0cosωt D.m=M0sinωt
0.2.48 在一根软铁棒上绕有一组线圈,a、c是线圈的两端,b为中心抽头,把a端和b
抽头分别接到两条平行金属导轨上,导轨间有匀强磁场,方向垂直于导轨所在平面并指向纸内,如图3-35所示,金属棒PQ在外力作用下以图示位置为平衡位置左右做简谐运动,运动过程中保持与导轨垂直,且两端与导轨始终接触良好,下面的过程中a、c点的电势都比b点的电势高的是 [ ]
2
图3-35
A.PQ从平衡位置向左边运动的过程中
B.PQ从左边向平衡位置运动的过程中
C.PQ从平衡位置向右边运动的过程中
D.PQ从右边向平衡位置运动的过程中
0.2.49 质量为m、电量为q的带电粒子以速率v垂直磁感线射入磁感强度为B的匀强磁场
中,在磁场力作用下做匀速圆周运动,带电粒子在圆周轨道上运动相当于一环形电流,则 [ ]
A.环形电流的电流强度跟q成正比
B.环形电流的电流强度跟v成正比
C.环形电流的电流强度跟B成正比
D.环形电流的电流强度跟m成反比
0.2.50 在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做
逆时针方向的水平匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图3-36所示.若小球运动到A点时,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,以下说法正确的是 [ ]
图3-36
A.小球仍做逆时针匀速圆周运动,半径不变
B.小球仍做逆时针匀速圆周运动,但半径减小
C.小球做顺时针匀速圆周运动,半径不变
D.小球做顺时针匀速圆周运动,半径减小
0.2.51 如图3-37所示,竖直面内放置的两条平行光滑导轨,电阻不计,匀强磁场方向垂直
纸面向里,磁感强度B=0.5T,导体棒ab、cd长度均为0.2m,电阻均为0.1Ω,重力均为0.1N,现用力向上拉动导体棒ab,使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好),此时cd静止不动,则ab上升时,下列说法正确的是 [ ]
图3-37
A.ab受到的拉力大小为2N
B.ab向上运动的速度为2m/s
C.在2s内,拉力做功,有0.4J的机械能转化为电能
D.在2s内,拉力做功为0.6J
0.2.52 如图3-38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,直导线中有逐渐增大、但方向不明的电流,则 [ ]
图3-38
A.可知道线圈中的感应电流方向
B.可知道线圈各边所受磁场力的方向
C.可知道整个线圈所受的磁场力的方向
D.无法判断线圈中的感应电流方向,也无法判断线圈所受磁场力的方向
0.2.53 如图3-39甲所示,A、B表示真空中水平放置相距为d的平行金属板,板长为L,
两板加电压后板间电场可视为匀强电场,现在A、B两极间加上如图3-39乙所示的周期性的交变电压,在t=T/4时,恰有一质量为m、电量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场,忽略粒子重力,下列关于粒子运动状态表述正确的是 [ ]
图3-39
A.粒子在垂直于板的方向的分运动可能是往复运动
B.粒子在垂直于板的方向的分运动不可能是单向运动
C.粒子不可能沿与板平行的方向飞出
D.只要电压的周期T和u0的值同时满足一定条件,粒子可以沿与板平行的方向飞出. 0.2.54 如图3-40甲所示,两块大平行金属板A、B之间的距离为d,在两板间加上电压U,
并将B板接地作为电势零点,现将正电荷q逆着电场线方向由A板移到B板,若用x表示称动过程中该正电荷到A板的距离,则其电势能随x变化的图线为图3-40乙中的 [ ]
图3-40
0.2.55 如图 3-41 所示,用绝缘细丝线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做简谐振动,则 [ ]
图 3-41 A.当小球每次通过平衡位置时,动能相同 B.当小球每次通过平衡位置时,动量相同 C.当小球每次通过平衡位置时,丝线拉力相同 D.撤消磁场后,小球摆动周期不变 0.2.56 如图 3-42 甲所示,直线MN右边区域宽度为L的空间,存在磁感强度为B的匀强磁 场,磁场方向垂直纸面向里.由导线弯成的半径为R(L>2R)的圆环处在垂直于 磁场的平面内,且可绕环与MN的切点O在该平面内转动.现让环以角速度 ω 顺时 针转动.图 3-42 乙是环从图示位置开始转过一周的过程中,感应电动势的瞬时值随 时间变化的图象,正确的是 [ ]
图 3-42 0.2.57 空间某区域电场线分布如图 3-43 所示,带电小球(质量为m,电量为q)在A点速 度为v1,方向水平向右,至B点速度为v2,v2与水平方向间夹角为 α,A、B间 高度差为H,以下判断正确的是 [ ]
图 3-43 A.A、B两点间电势差U=((1/2)mv2 -(1/2)mv1 )/q B.球由A至B,电场力的冲量为m(v2cosα-v1) 2 2 C.球由A至B,电场力的功为(1/2)mv2 -(1/2)mv1 -mgH D.小球重力在B点的即时功率为mgv2sinα 0.2.58 如图 3-44 所示,一块金属导体abcd和电源连接,处于垂直于金属平面的匀强磁 场中,当接通电源、有电流流过金属导体时,下面说法中正确的是 [ ]
2 2
图 3-44 A.导体受自左向右的安培力作用 B.导体内部定向移动的自由电子受自右向左的洛伦兹力作用 C.在导体的a、d两侧存在电势差,且a点电势低于d点电势 D.在导体的a、d两侧存在电势差,且a点电势高于d点电势 0.2.59 如图 3-45 所示,MN、PQ是间距为l的平行金属导轨,置于磁感强度为B、方向 垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,M、P间接有一阻值为R的电阻.一根与导 轨接触良好、阻值为R/2 的金属导线ab垂直导轨放置,并以速度v向右匀速滑 动.则 [ ]
图 3-45 A.a、b两点间电压为Blv B.a、b两点间电压为Blv/3 C.a、b两点间电压为 2Blv/3 D.a端电势比b端高 0.2.60 如图 3-46 所示,Q1、Q2 带等量正电荷,固定在绝缘平面上,在其连线上有一光滑 的绝缘杆,杆上套一带正电的小球,杆所在的区域同时存在一个匀强磁场,方向如 图,小球的重力不计.现将小球从图示位置从静止释放,在小球运动过程中,下列 说法中哪些是正确的 [ ]
图 3-46 A.小球加速度将不断变化 B.小球速度将一直增大 C.小球所受洛伦兹力将一直增大 D.小球所受洛伦兹力大小变化,方向也变化 0.2.61 一根金属棒MN放在倾斜的导轨ABCD上处于静止,如图 3-47 所示,若在垂直于 导轨ABCD平面的方向加一个磁感强度均匀增大的匀强磁场,随着磁感强度的增
大,金属棒在倾斜导轨上由静止变为运动,在这个过程中,关于导轨对金属棒的摩 擦力f的大小变化情况是 [ ]
图 3-47 A.如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向下,则摩擦力f一直减小 B.如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向下,则摩擦力f先减小后增大 C.如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向上,则摩擦力f一直增大 D.如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向上,则摩擦力f先增大后减小 0.2.62 如图 3-48 所示, 一个质子和一个 α 粒子垂直于磁场方向从同一点射入一个匀强磁场, 若它们在磁场中的运动轨迹是重合的,则它们在磁场中运动的过程中 [ ]
图 3-48 A.磁场对它们的冲量为零 B.磁场对它们的冲量相等 C.磁场对质子的冲量是对 α 粒子冲量的 2 倍 D.磁场对 α 粒子的冲量是质子冲量的 2 倍 0.2.63 如图 3-49 甲所示,两根竖直放置的光滑平行导轨,其一部分处于方向垂直导轨所在 平面且有上下水平边界的匀强磁场中,一根金属杆MN成水平沿导轨滑下.在与导 轨和电阻R组成的闭合电路中,其他电阻不计,当金属杆MN进入磁场区后,其运 动的速度图象可能是图 3-49 乙中的 [ ]
图 3-49 0.2.64 如图 3-50 中的坐标原点O都表示一半径为R的带正电的实心金属球的球心位置, 纵 坐标表示带电球产生的电场的场强或电势的大小,电势的零点取在无限远处,横坐 标r表示离开球心的距离,坐标平面上的曲线表示该带电球所产生的电场的场强大 小或电势大小随距离的变化关系,则下列说法正确的是 [ ]
图 3-50 A.图(1)表示场强,图(2)表示电势 B.图(2)表示场强,图(3)表示电势 C.图(3)表示场强,图(4)表示电势 D.图(4)表示场强,图(1)表示电势 0.3 简答及作图题(把答案填在题中的横线上或按题目要求作图). 0.3.1 现有阻值为 10.0Ω 的定值电阻两个,两个开关,若干根导线和一个电流表,该电 流表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知 电流表内阻可忽略不计,电源内阻约为几欧,电流表量程满足测量要求).
(1)在上边方框中画出实验电路图. (2)简要写出完成接线后实验步骤_________________. (3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_________________. 0.3.2 一同学用如图 3-73 所示装置研究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系. 已 知电流从a接线柱流入电流表时,电流表指针右偏.实验时,磁场方向、磁铁运动 情况及电流表指针偏转情况均记录在下表中.
图 3-73 实验序号 1 2 3 4 磁场方向 向下 向下 向上 向上 磁铁运动情况 插入 拔出 插入 拔出 指针偏转情况 右偏 左偏 左偏 右偏
(1)由实验 1、3 得出的结论是________. (2)由实验 2、4 得出的结论是________. (3)由实验 1、2、3、4 得出的结论是________. 0.3.3 有一只电压表,量程已知,内电阻为RV,另有一电池组(电动势未知,但不超过电 压表的量程,内电阻可忽略),请用这只电压表和电池组,再用一个开关和一些连 接导线,设计测量某一高阻值电阻Rx的实验方法.(已知Rx的阻值和电压表的内
电阻RV相差不大) (1)在下面方框内画出实验电路.
(2)简要写出测量步骤和需记录的数据,导出高阻值电阻Rx的计算表达式. 0.3.4 3-74 所示电路测量电源的电动势 和内阻r,改变R的阻值,得到一系列I、U值, 最后用U-I 图象来处理实验数据,得到 和r的值.由于实验原理带来的系统误差, 使得求得的 值偏________,内阻值r偏________,为了减小误差,必须选用内阻 ________的电压表和阻值________的电阻R.
0.3.5
0.3.6
图 3-74 把一只量程为 300μA的电流表改装成一只欧姆表, 使电流表表盘上原 100μA刻线改 为 10kΩ;则 200μA的刻线改为________kΩ,该欧姆表内电路的电阻是________ kΩ,电源电动势是________V. 如图 3-75 为测量电源电动势和内阻的一种电路
图 3-75 (1)在图中标出各表符号及正、负接线柱. (2)R0在电路中的作用是________;在合上开关前,变阻器的滑动片应放在________ 端.(填左、右) (3)用此电路测得的电源电动势和内电阻与真实值比较应该是 ________r真.(填“大于”、“小于”或“等于”) 0.3.7
测
________
真
,r测
如图 3-76 所示是打点计时器的简易构造,电源是________压________流电流,分析 说明振针打点原理.
图 3-76 0.3.8 现有以下器材 灵敏电流表:满偏值为 6mA,内阻为 100Ω; 电池:电动势为 3V,内阻为 10Ω; 另有可变电阻分别为R1:0~10Ω 的滑动变阻器;R2:0~9999Ω 的电阻箱:
R3:0~1kΩ 的电位器. 要求用上述器材组装一个欧姆表,电路如图 3-77 所示,回答下列问题:
图 3-77 (1)需要的可变电阻是________.(填代号) (2)该欧姆表正中间的刻度值是________. (3)若某次测量中发现指针在 1500Ω 处,则表明此时流过灵敏电流表的电流值是 ________. 0.3.9 如图 3-78 实物分别为开关,两个电池串联的电源,电压表,电阻箱,还有导线若干 (图中未画出).现用这些器材来测量电源的电动势 和内电阻r.
图 3-78 (1)在上面右边线框内画出实验电路图并按电路图在实物图上连接导线. (2)若要测得 、r的值,电阻箱至少需取________个不同数值. (3)若电压表每个分度表示的电压值未知,但指针偏转角度与电压表两端电压成正比, 能否用此电路测量 ?答:________.能否用此电路测r?答:________. 0.3.10 发光二极管是电器、仪器上作指示灯用的一种电子元件,正常使用时带“+”号的一 端要与电源正极相对(即让电流从元件带“+”号的一端流入).现要求用实验测出 该元件两端的电压 U 和通过的电流 I, 并据此描绘该元件U-I图线 (伏安特性曲线) .
图 3-79 (1)在图 3-79 方框内画出实验电路图(要求二极管两端电压能在 0~2.5V间变化) (2) 实验测得发光二极管U-I图象如图 3-79 所示, 若发光二极管的正常工作电压为 2. 0 V,而电源是由内阻不计、电动势均为 1.5V的两节干电池串联而成,则应该串一个大小 为________Ω 的电阻才能使发光二极管正常工作.
0.3.11 利用如图 3-80 所示电路对电流表进行校对.图中Ax为待校对电流表,A0为标准电 流表,E为电源,R1为一限流电阻,R为一可变电阻,S为开关,为这一实验准备 了如下器材:
图 3-80 蓄电池(电动势 6V,内阻约 0.3Ω) 待校对电流表(量程 0~0.6A,内阻约为 0.1Ω) 标准电流表(量程 0~0.6~3A,内阻不超过 0.04Ω) 定值电阻甲(阻值 8Ω,额定电流 1A) 定值电阻乙(阻值 15Ω,额定电流 1A) 滑动变阻器甲(阻值范围 0~15Ω,额定电流 1A) 滑动变阻器乙(阻值范围 0~100Ω,额定电流 1A) 已知两电流表的刻度盘都将量程均分为 6 大格,要求从 0.1 起对每条刻度一一进行校 对.为此,定值电阻R0应选用________,变阻器R应选用________. 0.3.12 如图 3-81 所示是“用伏安法测量电阻”实验的电路图,只是电压表未接入电路中.图 3-82 是相应的实验器材,其中待测量的未知电阻Rx阻值约为 1kΩ,电流表量程 20 mA、内阻小于 1Ω,电压表量程 15V、内阻约 1.5kΩ,电源输出电压约 12V, 滑动变阻器甲的最大阻值为 200Ω,乙的最大阻值为 20Ω.
图 3-81 (1)在图 3-81 的电路图中把电压表连接到正确的位置. (2)根据图 3-81 的电路图把图 3-82 的实物连成实验电路.
图 3-82 (3)说明本实验电路中两个滑动变阻器所起的作用有何不同? 答:________.
0.3.13 用伏安法测量一个定值电阻的阻值,备用器材如下: 待测电阻Rx(阻值约 200Ω,额定功率 0.05W) 电压表V1(量程 0~1V,内阻 10kΩ) 电压表V2(量程 0~10V,内阻 100kΩ) 电流表A(量程 0~50mA,内阻 30Ω) 电源E1(电动势 3V,额定电流 1A,内阻不计) 电源E2(电动势 12V,额定电流 2A,内阻不计) 滑动变阻器(电阻 0~10Ω,额定电流 2A) 开关及导线若干
为使测量尽量准确,要求进行多次测量,并取平均值,请你在方框中画出实验电路原理 图,其中,电源选用________,电压表选用________. 0.3.14 利用电流表和两个阻值不同的定值电阻,可以测定电源的电动势和内电阻.在所用 器材中电流表A量程为 0~0.6~3A,定值电阻R1和R2的阻值都约在 5~10Ω 之 间.电源为一节干电池,还有开关S1、单刀双掷开关S2及电线若干.
图 3-83
图 3-84
(1)请按如图 3-83 所示电路图要求在如图 3-84 所示实物图上连线.
真
若考虑到电流表内阻rA对测量的影响, (2) 那么测量值与真实值相比, 有 ,r测________r真(选填“>”、“<”或“=”)
测
________
0.3.15 用图 3-85 所示的电路(R1、R2为标准定值电阻)测量电源的电动势 和内电阻r 时,如果偶然误差可忽略不计,则下列说法中正确的是________.(填字母序号)
图 3-85 A.电动势的测量值等于真实值 B.内电阻的测量值大于真实值 C.测量误差产生的原因是电流表具有内阻 D.测量误差产生的原因是测量次数太少,不能用图象法求 和r 若将图 3-85 中的电流表去掉,改用量程适中的电压表来测定电源的电动势 r. (1)需要读取的数据是___________________. 和内电阻
(2)其计算公式是___________________. (3)在下面虚线框内画出实验电路图.
0.3.16 用如图 3-86 甲中所给的实验器材测量一个“12V、6W”的小灯泡在不同电压下的功 率,其中电流表有 3A、0.6A两挡,内阻可忽略,电压表有 15V、3V两挡,内阻 很大,测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从 0 调到 12V.
图 3-86 (1)按要求在实物图上连线. (2)某次测量时电流表的指针位置如图 3-86 乙所示,其读数为________A. 0.4 解答题(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,答案中必须明确写出数 值和单位). 0.4.1 如图 3-87 所示的电路中,电源电动势 =24 V,内阻不计,电容 C=12 μF,R1= 10 Ω,R3=60 Ω,R4=20 Ω,R5=40 Ω,电流表 G 的示数为零,此时电容器所带 -5 电量 Q=7.2× 10 C,求电阻 R2的阻值?
图 3-87 0.4.2 如图 3-88 中电路的各元件值为:R1=R2=10 Ω,R3=R4=20 Ω,C=300μF,电 源电动势 =6 V,内阻不计,单刀双掷开关 S 开始时接通触点 2,求:
图 3-88 (1)当开关 S 从触点 2 改接触点 1,且电路稳定后,电容 C 所带电量. (2)若开关 S 从触点 1 改接触点 2 后,直至电流为零止,通过电阻 R1的电量. 0.4.3 光滑水平面上放有如图 3-89 所示的用绝缘材料制成的 L 形滑板 (平面部分足够长) , 质量为 4 m,距滑板的A壁为 L1距离的 B 处放有一质量为 m,电量为+q 的大小不 计的小物体,物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为 E 的匀强电场中.初始 时刻,滑块与物体都静止,试问:
图 3-89 (1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度 v1多大? (2)若物体与 A 壁碰后相对水平面的速率为碰前速率的 3/5,则物体在第二次跟 A 壁 碰撞之前,滑板相对于水平面的速度 v 和物体相对于水平面的速度 v2分别多大 (3) 物体从开始运动到第二次碰撞前, 电场力做的功为多大? (设碰撞所经历时间极短) 0.4.4 一带电粒子质量为 m、带电量为 q,可认为原来静止.经电压为 U 的电场加速后, 垂直射入磁感强度为 B 的匀强磁场中,根据带电粒子在磁场中受力所做的运动,试 导出它所形成电流的电流强度,并扼要说出各步的根据.(不计带电粒子的重力) 0.4.5 如图 3-90 所示,半径为 r 的金属球在匀强磁场中以恒定的速度 v 沿与磁感强度 B 垂直的方向运动,当达到稳定状态时,试求:
图 3-90 (1)球内电场强度的大小和方向? (2)球上怎样的两点间电势差最大? 最大电势差是多少? 0.4.6 如图 3-91 所示, 小车A的质量 M=2 kg, 置于光滑水平面上, 初速度为 v0=14m/s. 带 正电荷 q=0.2 C 的可视为质点的物体 B,质量 m=0.1 kg,轻放在小车 A 的右端, 在 A、B 所在的空间存在着匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁感强度 B=0.5 T,物 体与小车之间有摩擦力作用,设小车足够长,求
图 3-91 (1)B 物体的最大速度? (2)小车 A 的最小速度? (3)在此过程中系统增加的内能?(g=10 m/s2) 0.4.7 把一个有孔的带正电荷的塑料小球安在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在 一根光滑的水平绝缘杆上,如图 3-92 所示,弹簧与小球绝缘,弹簧质量可不计,整 个装置放在水平向右的匀强电场之中,试证明:小球离开平衡位置放开后,小球的 运动为简谐运动.(弹簧一直处在弹性限度内)
图3-92
0.4.8 有一个长方体形的匀强磁场和匀强电场区域,它的截面为边长L =0.20 m的正方
5形,其电场强度为R =4×10V/m,磁感强度B =2×10-2T ,磁场方向垂直纸面向里,
当一束质荷比为m/q=4×10-10kg/c的正离子流以一定的速度从电磁场的正方形区域的边界中点射入如图3-93所示,
图3-93
(1)要使离子流穿过电磁场区域而不发生偏转,电场强度的方向如何? 离子流的速度多大?
(2)在离电磁场区域右边界0.4 m处有与边界平行的平直荧光屏.若撤去电场,离子流击中屏上a 点,若撤去磁场,离子流击中屏上b 点,求ab 间距离.
0.4.9 如图3-94所示,一个初速为零的带正电的粒子经过M 、N 两平行板间电场加速后,
从N 板上的孔射出,当带电粒子到达P 点时,长方形abcd 区域内出现大小不变、方向垂直于纸面且方向交替变化的匀强磁场.磁感强度B =0.4 T.每经t=(π/4)×10-3s,磁场方向变化一次.粒子到达P 点时出现的磁场方向指向纸外,在Q 处有一个静止的中性粒子,P 、Q 间距离s =3m .PQ 直线垂直平分av 、cd .已知D =
41.6 m,带电粒子的荷质比为1.0×10C/kg,重力忽略不计.求
图3-94
(1)加速电压为220V 时带电粒子能否与中性粒子碰撞?
(2)画出它的轨迹.
(3)能使带电粒子与中性粒子碰撞,加速电压的最大值是多少?
0.4.10 在磁感强度B =0.5 T的匀强磁场中,有一个正方形金属线圈abcd ,边长l =0.2 m,
线圈的ad 边跟磁场的左侧边界重合,如图3-95所示,线圈的电阻R =0.4 Ω,用外力使线圈从磁场中运动出来:一次是用力使线圈从左侧边界匀速平动移出磁场;另一次是用力使线圈以ad 边为轴,匀速转动出磁场,两次所用时间都是0.1 s.试分析计算两次外力对线圈做功之差.
图3-95
0.4.11 如图3-96所示,在xoy 平面内有许多电子(每个电子质量为m ,电量为e )从坐标
原点O 不断地以相同大小的速度v 0沿不同的方向射入第Ⅰ象限.现加上一个垂直于xoy 平面的磁感强度为B 的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能平行于X 轴向x 轴正方向运动,试求出符合该条件的磁场的最小面积.
图3-96
0.4.12 如图3-97所示的装置,U 1是加速电压,紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属
板,板长为l ,两板间距离为d .一个质量为m 、带电量为-q 的质点,经加速电压加速后沿两金属板中心线以速度v 0水平射入两板中,若在两水平金属板间加一电压U 2,当上板为正时,带电质点恰能沿两板中心线射出;当下板为正时,带电质点则射到下板上距板的左端l /4处.为使带电质点经U 1加速后,沿中心线射入两金属板,并能够从两金属之间射出,问:两水平金属板间所加电压应满足什么条件,及电压值的范围.
图3-97
0.4.13 人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为
电能,为了合理地利用这些能源,发电站要修建在靠近这些天然资源的地方,但用电的地方却分布很广,因此需要把电能输送到远方.某电站输送电压为U =6000 V,输送功率为P =500 kW,这时安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜里读数相差4800kW h(即4800度电),试求
(1)输电效率和输电线的电阻
(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的2%,电站应使用多高的电压向外输电?
0.4.14 有一种磁性加热装置,其关键部分由焊接在两个等大的金属圆环上的n 根间距相等
的平行金属条组成,成“鼠笼”状,如图3-98所示.每根金属条的长度为l,电阻为R ,金属环的直径为D 、电阻不计.图中虚线表示的空间范围内存在着磁感强度为B 的匀强磁场,磁场的宽度恰好等于“鼠笼”金属条的间距,当金属环以角速度ω绕过两圆环的圆心的轴OO ′旋转时,始终有一根金属条在垂直切割磁感线.“鼠笼”的转动由一台电动机带动,这套设备的效率为η,求电动机输出的机械功率.
图3-98
0.4.15 矩形线圈M 、N 材料相同,导线横截面积大小不同,M 粗于N ,M 、N 由同一高度
自由下落,同时进入磁感强度为B 的匀强场区(线圈平面与B垂直如图3-99所示),M 、N 同时离开磁场区,试列式推导说明.
图3-99
0.4.16 匀强电场的场强E =2.0 ×10Vm -1,方向水平.电场中有两个带电质点,其质量均
-5-9为m=1.0 ×10kg .质点A 带负电,质点B 带正电,电量皆为q =1.0×10C .开
-始时,两质点位于同一等势面上,A 的初速度v Ao=2.0 m·s1,B 的初速度v Bo
=1.2 m·s -1,均沿场强方向.在以后的运动过程中,若用Δs 表示任一时刻两质点间的水平距离,问当Δs 的数值在什么范围内,可判断哪个质点在前面(规定图3-100中右方为前),当Δs 的数值在什么范围内不可判断谁前谁后
? 3
图3-100
0.4.17 如图3-101所示,两根相距为d 的足够长的平行金属导轨位于水平的xy 平面内,一
端接有阻值为R 的电阻.在x>0的一侧存在沿竖直方向的均匀磁场,磁感强度B 随X 的增大而增大,B =kx ,式中的k 是一常量,一金属直杆与金属导轨垂直,可在导轨上滑动,当t =0时位于x =0处,速度为v 0,方向沿x 轴的正方向.在运动过程中,有一大小可调节的外力F 作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定,大小为a ,方向沿x 轴的负方向.设除外接的电阻R 外,所有其它电阻都可以忽略.问:
图3-101
(1)该回路中的感应电流持续的时间多长?
(2)当金属杆的速度大小为V 0/2时,回路中的感应电动势有多大?
(3)若金属杆的质量为m ,施加于金属杆上的外力F 与时间t 的关系如何?
0.4.18 如图3-102所示,有一矩形绝缘木板放在光滑水平面上,另一质量为m 、带电量为
q 的小物块沿木板上表面以某一初速度从A 端沿水平方向滑入,木板周围空间存在着足够大、方向竖直向下的匀强电场.已知物块与木板间有摩擦,物块沿木板运动到B 端恰好相对静止,若将匀强电场方向改为竖直向上,大小不变,且物块仍以原初速度沿木板上表面从A 端滑入,结果物块运动到木板中点时相对静止.求:
图3-102
(1)物块所带电荷的性质;
(2)匀强电场的场强大小.
0.4.19 (1)设在磁感强度为B 的匀强磁场中,垂直磁场方向放入一段长为L 的通电导线,
单位长度导线中有n 个自由电荷,每个电荷的电量为q ,每个电荷定向移动的速率为v ,试用通过导线所受的安掊力等于运动电荷所受洛伦兹力的总和,论证单个运动电荷所受的洛伦兹力f =qvB .
图3-103
(2)如图3-103所示,一块宽为a 、厚为h 的金属导体放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与金属导体上下表面垂直.若金属导体中通有电流强度为I 、方向自左向右的电流时,金属导体前后两表面会形成一个电势差,已知金属导体单位长度中的自由电子数目为n ,问:金属导体前后表面哪一面电势高? 电势差为多少? 0.4.20 某交流发电机输出功率为5×10W ,输出电压为U =1.0×10V ,假如输电线总电阻
为R =10 Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5 %,用户使用的电压为U 用=380 V.求:
(1)画出输电线路的示意图.(在图中标明各部分电压符号)
(2)所用降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少? (使用的变压器是理想变压器)
0.4.21 如图3-104(a )所示,两水平放置的平行金属板C 、D 相距很近,上面分别开有小
孔O 、O ′,水平放置的平行金属导轨与C 、D 接触良好,且导轨在磁感强度为B 1=10 T的匀强磁场中,导轨间距L =0.50 m,金属棒AB 紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动.其速度图象如图3-104(b )所示,若规定向右运动速度方向为正方向,从t =0时刻开始,由c 板小孔O 处连续不断以垂直于C 板方向飘入
--质量为m =3.2×1021 kg 、电量q =1.6×1019C 的带正电的粒子(设飘入速度很小,
可视为零).在D 板外侧有以MN 为边界的匀强磁场B 2=10T ,MN 与D 相距d =10 cm,B 1、B 2方向如图所示(粒子重力及其相互作用不计).求 53
图3-104
(1)在0~4.0 S时间内哪些时刻发射的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN? (2)粒子从边界MN 射出来的位置之间最大的距离为多少?
0.4.22 试由磁场对一段通电导线的作用力F =ILB 推导洛伦兹力大小的表达式.推导过程
要求写出必要的文字说明(且画出示意简图)、推导过程中每步的根据、以及式中各符号和最后结果的物理意义.
0.4.23 如图3-105所示是电饭煲的电路图,S 1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温
0度达到居里点(103 C )时会自动断开,S 2是一个自动温控开关,当温度低于约70 ℃
时会自动闭合,温度高于80 ℃时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是保温状态时的指示灯,限流电阻R 1=R 2=500 Ω,加热电阻丝R 3=50 Ω,两灯电阻不计.
图3-105
(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程).
(2)简要回答,如果不闭合开关S 1,电饭煲能将饭煮熟吗?
(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比.
0.4.24 如图3-106所示,在密闭的真空中,正中间开有小孔的平行金属板A 、B 的长度均
为L ,两板间距离为L/3,电源E 1、E 2的电动势相同,将开关S 置于a 端,在距A 板小孔正上方l 处由静止释放一质量为m 、电量为q 的带正电小球P (可视为质点),小球P通过上、下孔时的速度之比为:5;若将S 置于b 端,同时在A 、B 平行板间整个区域内加一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度为B .在此情况下,从A 板上方某处释放一个与P 相同的小球Q .要使Q 进入A 、B 板间后不与极板碰撞而能飞离电磁场区,则释放点应距A 板多高? (设两板外无电磁场)
图3-106 图3-107
0.4.25 如图3-107所示,在绝缘的水平桌面上,固定着两个圆环,它们的半径相等,环面
竖直、相互平行,间距是20 cm,两环由均匀的电阻丝制成,电阻都是9 Ω,在两环的最高点a 和b 之间接有一个内阻为0.5 Ω的直流电源,连接导线的电阻可忽略
-不计,空间有竖直向上的磁感强度为3.46×101 T 的匀强磁场.一根长度等于两环
间距,质量为10g ,电阻为1.5 Ω的均匀导体棒水平地置于两环内侧,不计与环间的磨擦,当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹圆弧对应的圆心角均为θ=60°时,棒刚好静止不动,试求电源的电动势 (取g =10m/s2).
0.4.26 利用学过的知识,请你设计一个方案想办法把具有相同动能的质子和α粒子分开.要
说出理由和方法.
0.4.27 如图3-108所示是一个电子射线管,由阴极上发出的电子束被阳极A 与阴极K 间的
电场加速,从阳极A 上的小孔穿出的电子经过平行板电容器射向荧光屏,设A 、K 间的电势差为U ,电子自阴极发出时的初速度可不计,电容器两极板间除有电场外,还有一均匀磁场,磁感强度大小为B ,方向垂直纸面向外,极板长度为d ,极板到荧光屏的距离为L ,设电子电量为e ,质量为m .问
图3-108
(1)电容器两极板间的电场强度为多大时,电子束不发生偏转,直射到荧光屏S 上的O 点;
(2)去掉两极板间电场,电子束仅在磁场力作用下向上偏转,射在荧光屏S 上的D 点,求D 到O 点的距离x.
0.4.28 如图3-109所示,电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L =1m ,
质量m =0.1 kg的导体棒ab ,导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上,导体棒的电阻R =1 Ω,磁感强度B =1T 的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面.当导体棒在电动机牵引下上升h =3.8 m时,获得稳定速度,此过程中导体棒产生热量Q =2 J.电动机工作时,电压表、电流表的读数分别为7 V和1 A,电动机的内阻r =1 Ω.不计一切摩擦,g 取10m/s2.求:
图3-109
(1)导体棒所达到的稳定速度是多少?
(2)导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少?
0.4.29 如图3-110所示,一根足够长的粗金属棒MN 固定放置,它的M 端连一个定值电阻
R ,定值电阻的另一端连接在金属轴O 上,另外一根长为l 的金属棒ab ,a 端与轴O 相连,b 端与MN 棒上的一点接触,此时ab 与MN 间的夹角为45°,如图所示,空间存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感强度大小为B ,现使ab 棒以O 为轴逆时针匀速转动半周,角速度大小为ω,转动过程中与MN 棒接触良好,两金属棒及导线的电阻都可忽略不计.
(1)求出电阻R 中有电流存在的时间;
(2)写出这段时间内电阻R 两端的电压随时间变化的关系式;
(3)求出这段时间内流过电阻R 的总电量.
图3-110 图3-111
0.4.30 如图3-111所示,不计电阻的圆环可绕O轴转动,ac 、bd 是过O 轴的导体辐条,圆
环半径R =10 cm,圆环处于匀强磁场中且圆环平面与磁场垂直,磁感强度B =10T ,为使圆环匀速转动时电流表示数为2 A,则M 与环间摩擦力的大小为多少?