逍遥学能 2018-09-06 01:57
一.选择题(本题共10小题，每题4分，满分40分。每题所给的选项中，有的只有一个是正确的，有的有几个是正确的。将正确选项的序号选出填入题后的括号中。全部选对的得4分，部分选对的得2分，有错选或不选的得0分)
1.指南针静止时，其位置如图中虚线所示.若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置.据此可能是 ( )
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
2.磁场中某区域的磁感线，如图所示，则 ( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
3.由磁感应强度的定义式 可知，磁场中某处的磁感应强度的大小 ( )
A.随通电导线中的电流I的减小而增大
B.随IL乘积的减小而增大
C.随通电导线所受磁场力F的增大而增大
D.跟F、I、L的变化无关
5.质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图所示。
若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说
法中正确的是( )
①小球带正电
②小球在斜面上运动时做匀加速直线运动
③小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
④则小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为mgcosθ/Bq
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
6.用两个一样的弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流，如图所示。当棒静止时，弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2>F1，根据这两个数据，可以确定( )
A.磁场的方向 B.磁感强度的大小
C.安培力的大小 D.铜棒的重力
7.如图所示，三根通电直导线P、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=KI/r，I为通电导线的电流强度，r为距通电导线的距离的垂直距离，K为常数;则R受到的磁场力的方向是( )
A.垂直R，指向y轴负方向
B.垂直R，指向y轴正方向
C.垂直R，指向x轴正方向
D.垂直R，指向x轴负方向
8.下图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直)。其中正确的是( )
9.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 ( )
?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
10.如图所示，在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v0水平抛出，小球着地时的速度为v1，在空中的飞行时间为t1。若将磁场撤除，其它条件均不变，那么小球着地时的速度为v2，在空中飞行的时间为t2。小球所受空气阻力可忽略不计，则关于v1和v2、t1和t2的大小比较，以下判断正确的是( )
A.v1>v2，t1>t2 B.v1
C.v1=v2，t1
二.填空题(本题共3小题，每题4分，满分12分;将正确、完整的答案填入相应的横线中。)
11.某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×l0-5T，竖直分量是4.0×10-5T，则地磁场磁感应强度的大小为__________，方向为__________________，在水平
平面上，面积为5m2的范围内，地磁场的磁通量为____________Wb。
12.把长L=0.15m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流I=2.0A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小F= N，安培力的方向为竖直向 .(选填“上”或“下”)
13.如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面，处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀强电场中，有一质量为m、带电量为 - q的小球，恰可在斜面上做匀速圆周运动、其角速度为ω，那么，匀强磁场的磁感应强度的大小为 ，未知电场的最小场强的大小为 ，方向沿 。
三.科学探究与实验 (本题共2小题，满分10分)
14.如图所示，铜棒ab长0.1m，质量为6×10-2kg，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，磁感应强度B=0.5T。现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生偏转。已知最大偏转角为370，则在此过程中铜棒的重力势能增加了_________J;恒定电流的大小为_________A。(不计空气阻力，sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2)
15.在同时存在匀强电场合匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上)，如图所示。已知电场方向沿z轴正方向，场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度的大小为B;重力加速度为g.问：一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x、y、z)上以速度v做匀速运动?若能，m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能，说明理由.
四、计算题：本题包括4个小题，共38分。要求写出必要的文字说明，方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的，不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
16.(8分)如图，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感强度大小为B，方向与导轨平面夹为α ，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直。电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计。则当电键调闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大?
17.(9分)如图所示，一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场，速度方向与磁感线垂直，且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间边长分别为 和 ，电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过，求电子在磁场中的飞行时间。
18.(10分)如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之比
19. (11分)下图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，其中比例常量k=2.5×10-6T/A.已知两导轨内侧间距为l=3.0cm，滑块的质量为m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度为v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中金属滑块的加速度大小;
(2)求发射过程中电源提供的电流强度大小;
(3)若电源输出的能量有9%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
参考答案及评分标准：
一、选择题
1.B 2.B 3. D 4. ABD 5. B 6. ACD 7. A 8. D 9. ACD 10. D
二、填空题
11.5.0×l0-5T(1分) 与竖直方向成37°斜向下(或斜向上)(1分)， 2.0×10-4(2分)
12.答案：3.0×10-3(2分)，下(2分)
13. (2分) (1分) 沿斜面向下(1分)
三、实验探究题
14.0.12(2分)，9 (3分)
15.能沿x轴正向：Eq+Bqv=mg;(1分)能沿x轴负向：Eq=mg+Bqv;(1分)
能沿y轴正向或负向：Eq=mg;(1分)
不能沿z轴，因为
电场力和重力的合力沿z轴方向，洛伦兹力沿x轴方向，合力不可能为零. (2分)
四、计算题
16.解析：画出导体棒ab受力的截面图，如图所示
导体棒ab所受安培力：F = BIL (3分)
由牛顿第二定律得： Fsinα=ma (2分)
导体棒ab 中的电流： I=E/R (1分)
得 (2分)
17.解析：电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动，轨迹如图，由几何关系得，
(2分)
解得电子运动半径 ，圆心角 (2分)
电子在磁场中运动时间 (3分)
将 代入上式解得 (2分)
18.解析： 带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图示的轨迹运动，从A点射出磁场，O、A间的距离为L，射出时速度的大小仍为v0，射出方向与x轴的夹角仍为θ。
由于洛伦兹力提供向心力，则： ，R为圆轨道的半径，(4分)
解得： (2分)
圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,，由几何关系可得：
(2分)
联立两式解得 (2分)
19解析：(1)由匀加速运动公式 a=v22s =9×105m/s2(3分)
(2)由安培力公式和牛顿第二定律，有 F=IBl=kI2l(2分)
kI2l=ma(1分)
因此 I=makl =6.0×105A(1分)
(3)滑块获得的动能是电源输出的能量转化的，所以
PΔt×9%=12 mv2(1分)
发射过程中电源供电时间Δt=va =13 ×10-2s(1分)
所需的电源输出功率为P=12mv2Δt×9% =4.5×108W(1分)
(或P=12 Fv/9%=12 mav/9%
由功率P=IU，解得输出电压 U= PI =750V(1分)