逍遥学能 2013-01-20 19:28
本试题分第Ⅰ卷（）和第Ⅱ卷（非）两部分。考试结束后，只交答题纸和答题卡，试题自己保留。
注意 事项
1．答题前，考生在答题纸和答题卡上务必用直径0.5毫米黑色签字笔将自己的班级、姓名、考号填写清楚。请认真核准考号、姓名和科目。
2．每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
第I卷 （选择题48分）
一、本试卷共12小题，每小题4分，部分得分2分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合要求。
１．如图所示，半径为R的圆线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．πBR2
B．πBr2
C．nπBR2
D．nπBr2
2．有一闭合矩形线框由静止开始下落，下落过程中线框始终保持在竖直平面内且上下边水平，匀强磁场水平且垂直于线框平面，当线框的下边进入磁场，而上边尚未进入磁场的过程中，不计空气阻力。线框不可能做（ ）
A．匀速直线运动
B．加速度越越小的加速直线运动
C．加速度越越小的减速直线运动
D．匀加速直线运动
３．如图所示，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量增大，可采取的措施是（ ）
A．电容器的两极板靠近些
B．增大磁感强度的变化率
C．增大线圈的面积
D．改变线圈平面与磁场方向的夹角
４．如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自右向左滑动的过程中，线圈ab将( )
A．发生转动，但电的极性不明，无法确定转动方向
B．顺时针转动
C．逆时针转动
D．静止不动
５．如图，在匀强磁场中水平放置一平行金属导轨（电阻不计），且与大螺线管相接，磁场方向竖直向下，在螺线管内同轴放置一小螺线管N，N中通 有正弦交流电 ，t=0时刻电流为零 ，则 中的感应电流的大小与跨接放于平行导轨上的导体棒ab的运动情况为（ ）
A． 时刻 中电流最大
B． 时刻中电流最小
C．导体棒ab将在导轨上回运动
D．导体棒ab将一直向右方（或左方）做直线运动
６．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．每当e转换方向时，通过线圈的磁通 量的绝对值都为最大
B．t1时刻通过线圈的磁通量绝对值最小
C．t2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大
D．t3时刻通过线圈的磁通量变 化率的绝对值最大
７．如图所示，闭合金属圆环从高为h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中摩擦阻力不计，则下列说法不正确的是（ ）
A．环滚上曲面右侧的高度小于h
B．运动过程中环内有感应电流
C．环滚入曲面左侧的高度等于h
D．运动过程中安培力对 环一定做负功
８．在交流电电路中，如果电电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ）
A．A1读数不变，A2增大，A3减小
B．A1读数增大，A2不变，A3减小
C．A1读数减小，A2不变，A3增大
D．A1，A2 ，A3读数均不变
９．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法错误的是( )
A．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
B．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原更亮
C．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
D．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
⒑如图所示，竖直放置的两根平 行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于( )
A．棒的动能增加量
B．棒的机械能增加量
C．棒的重力势能增加量
D．电阻R上放出的热量
⒒如图所示，光滑固定导轨，p、q水平 放置，两根导体棒、n平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时下列说法合理的是( )
A．、n将互相远离
B．、n将互相靠拢
C．磁铁的加速度小于g
D．磁铁的加速度仍为g
⒓如图所示，一个“∠”形导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中．导体棒ab与导轨由相同粗细、相同材料的导体制成，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间t变化的图象中，正确的是( )
第Ⅱ卷（非选择题52分）
二．题（共20分，其中13题每空2分 ，14、15、16题每题各4分）
⒔把一个闭合矩形线圈从与其平面垂直的匀强磁场中匀速拉出。若第一次用0.3s时间拉出，外力做的功为W1，线圈中产生的电流为I1，电功率为P1，通过导线横截面的电量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力做功为W2，线圈中产生的电流为I2，电功率为P2，通过导线横截面的电量为q2，则⑴ W1 W2 ⑵ I1 I2 ⑶ q2 q1 ⑷ P2 P1
（填“?” 或“?” 或“=”）
⒕一个边长为10 c的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框匝数n＝100，线框平面与磁场垂直，电阻为20 Ω.磁感应强度随时间变化的图象如图所示．则在一个周期内线框产生的热量为________ J.
⒖ 如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指 拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R2的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为
16．如图所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环a 时针 速旋转(填“顺”或“逆” 、“加”或“减” )
三．(本题共3小题，17、18题每小题各11分，19题10分 ，共32分，计算时必须有必要的字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位，直接写结果的不得分)
⒘ 如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L＝0.50，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 /s的速度水平向右匀速滑动时，求：
(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？
(2)回路中感应电流的大小；
(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小
（说明：计算时可认为 导体棒ab长为L＝0.50）
⒙ 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈匝数n＝40，电阻r＝0.1 Ω，长l1＝0.05 ，宽l2＝0.04 ，角速度ω＝100 rad/s，磁场的磁感应强度B＝0.2 T．线圈两端外接电阻R＝9.9 Ω的用电器和一个交流电流表．求：
(1)由图示位置开始计 时线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式；
(2)电流表的读数；
(3)用电器R上消耗的电功率．（均保留两位有效数字）
⒚ 如图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角均为 ，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中ab杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计．求：
(1)ab杆将做什么运动 ？
(2)若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动
(a＞gsin )．求拉力F与时间t的关系式．
⒚ [解析] (1)金属杆受力如图所示，当金属杆向下滑动时，速度越越大，安培力F安变大，金属杆加速度变小．随着速度的变大，加速度越越小．ab做加速度越越小的加速运动，最终加速度变为零，金属杆做匀速运动．
(2)经过时间t，ab杆速度v＝at，感应电流I＝BLvcosαR＋r
由牛顿第二定律F＋gsinα－BILcosα＝a
F＝(a－gsinα)＋B2L2acos2αR＋r•t.