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北大附中高二物理05-06第一学期期末试题


北大附中高二物理 05-06 第一学期期末试题
说明: 1.把题目的答案写到答题纸的指定位置内。 2.本卷所有题目,计算时重力加速度均取 g ? 10m / s 2 。 一、选择题:下列各小题均有四个选项,其中有一个或几个符合题意。 (每小题 4 分,共 40 分。 ) 1.下面有关磁场中某点的磁感强度的方向的说法正确的是( ) A.磁感强度的方向就是该点的磁场方向 B

.磁感强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向 C.磁感强度的方向就是通电导体在该点所受安培力方向 D.磁感强度的方向就是小磁针 N 极在该点的受力方向 2. 有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为 “220V” 的字样, “220V” ( ) 这 是指 A.交流电电压的瞬时值 B.交流电电压的最大值 C.交流电电压的平均值 D.交流电电压的有效值 3.在北京地区某居民小区内有一辆平板三轮车上水平装载着一个长方形铝合金窗框, 三轮车沿平直公路自西向东行驶。 若考虑到地磁场的存在, 且在三轮车运动的区域内地磁场 可视为匀强磁场,则铝合金窗框将发生电磁感应现象,下列判断中正确的是( ) A.窗框内将产生感应电流,且俯视窗框时窗框中的感应电流沿顺时针方向 B.窗框内将产生感应电流,且俯视窗框时窗框中的感应电流沿逆时针方向 C.窗框内无感应电流,但窗框的北侧电势较高 D.窗框内无感应电流,但窗框的北侧电势较低 4.如图 1 所示,通过电螺线管水平固定,oo′为其轴线,a、b、c 三点在该轴线上, 在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且圆环平面垂直于 oo′轴。则关于这三点的磁感 强度 Ba 、 Bb 、 Bc 的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量 ? a 、 ?b 、 ?c 的大小关系,下列 判断正确的是( )

A. Ba ? Bb ? Bc , ? a ? ? b ? ? c B. Ba ? Bb ? Bc , ? a ? ?b ? ? c C. Ba ? Bb ? Bc , ? a ? ? b ? ? c D. Ba ? Bb ? Bc , ? a ? ? b ? ? c 5.如图 2 所示,矩形闭合金属框 abcd 的平面与匀强磁场垂直,若金属在运动过程中 ab 边受竖直向上的磁场力的作用,则可知线框的运动情况是( )

A.向左平动进入磁场 B.向右平动退出磁场 C.沿竖直方向向上平动 D.沿竖直方向向下平动 6.如图 3 所示,竖直直导线中通以向上的恒定电流,在导线的右方有一带负电的电子 以初速度 v 沿平行导线方向射出,则电子将( )

A.向左发生偏转 B.向右发生偏转 C.垂直纸面向里偏转 D.垂直纸面向外偏转 7.如图 4 所示,将条形磁铁插入闭合线圈,第一次用 0.2s,第二次用 0.4s,并且两次 插入过程中磁铁相对于线圈的起始和终了的位置相同,则( )

A.第一次穿过线圈的磁通量的最大值比第二次的大 B.第一次穿过线圈的磁通量变化比第二次的快 C.第一次线圈中产生的感应电流比第二次的大 D.第一次线圈中产生的感应电流比第二次的小 8.如图 5 所示,一个长方形闭合金属线框以恒定的速度 v 从磁场外进入匀强磁场,然 后穿出场区。若已知线框的长度大于磁场区域的宽度,则在图 6 所示的图象中,能正确表示 线框中感应电流随时间变化的图象是( )

9.如图 7 所示,是足够长、宽为 L 的有界的正交电磁场,已知 oa=od=pb=pc=L/2。一 带粒子从左侧 o 点水平射入电磁场,恰能直线通过。若撤去磁场,则粒子从 C 点射出;若 撤去电场,则此粒子运动轨迹(不计重力影响) ) (

A.抛物线 B.以 a 为圆心的圆 C.斜向上的直线 D.半径为 L 的圆 10.图 8 中线圈 A 的 ab 端加上如图 9 所示的电压时,在 0 ~ t 0 的时间内,线圈 B 中感 应电流方向及线圈 B 的受力方向是( )

A.感应电流方向不变 B.受力方向不变 C.感应电流方向改变 D.受力方向改变 二、填空题: (11、14 每小题 6 分,12、13 每小题 4 分,共 20 分) 11. 如图 10 所示为一交变电流电压的图象, 则由图可知, 此交电流的频率为_______Hz, 电压的最大值为_______V,电压的有效值为_______V。

12.在图 11 所示的 abcd 为一矩形闭合导线框,其平面与匀强磁场垂直,导线框沿竖直 方向从图示位置开始下落,且 ab 边始终保持水平。在 dc 边未出磁场前,线框中的感应电流

的方向是_______,线框所受磁场的作用力的方向是_______。

13.两带电粒子质量之比为 4:1,带电量之比为 2:1,它们以垂直于磁场方向的速度 射入同一匀强磁场中。 若两粒子以相同的初速度射入磁场区, 则它们运动的轨道半径之比为 _______。若它们先经相同的加速电压加速后再进入磁场区,则它们运动的轨道半径之比为 _______。 14.一个 N 匝矩形线圈的总电阻为 R,矩形线圈所围成的面积为 S,在磁感强度为 B 的匀强磁场中绕 oo′轴以角速度ω 匀速转动。 求从图 12 所示的位置开始绕轴 oo′转过 90° 时的感应电动势为_______;在转过 90°的过程中,其平均感应电动势为_______;该交变 电动势的有效值是_______。

三、实验题(每题 6 分,共 12 分) 15.测小灯泡的伏安特性曲线的电路图如图 13 所示。

(1)根据图 13 在图 14 上画出此实验的电路连线。

(2)灯泡的伏安特性曲线如图 15 所示,若将三个同样的灯泡串联接在 12V 的电压下, 通过每盏灯的实际电流为_______A。若将一盏这样的灯泡和一个 15Ω 的电阻串联,接在电 压为 8V 的电源上,这盏灯两端的实际电压为_______V(保留一位有效数字) 。

16.某学生使用欧姆表测电阻,他在实验中的主要实验步骤如下: A.把选择开关拨至“×1K”的欧姆档上; B.把表笔插入测试笔插孔中,先把两表笔接触,旋转调零电阻使表头指针指在电阻刻 度的零刻线上; C.把两表笔分别与待测电阻两端相接,发现此时指针与电阻零刻度线间偏转角度小; D.换用“×100”的欧姆档,发现此时指针偏转适中,记下指针所指示的电阻值; E.把表笔从测试笔插孔中拔出后,将万用表放回桌上原处,实验完毕。 该同学在实验时已经注意到: 待测电阻与其它元件和电源断开, 不用手碰表笔的金属杆。 请问,该同学在实验中违反的重要规则是: (1)__________________, (2)__________________。 (3) 若用图 16 所示的多用表测量图 17 所示的电阻箱的阻值, 应选用 “×_____________” 的欧姆档。

四、论述计算题(每题 7 分,共 28 分) 。 解题要求: (1)写出依据的主要公式或变形公式; (2)代入数据; (3)凡有数字运算的 题目,运算过程和结果都要写明单位; (4)写出答案。 17.一个边长为 a=1m 的正方形闭合线圈,总电阻为 0.1Ω ,当线圈以 v=2m/s 的速度通 过磁感强度 B=0.5T 的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场方向垂直。若磁场的宽度 b>1m,如图 18 所示,求线圈通过磁场的过程中产生多少热量?

18.一个 10 匝的圆形线圈两端分别与宽 10cm 的平行竖直金属框架连接,竖直框架上 有一根质量为 0.004kg 的金属导线,它可以在框架上无摩擦地上下滑动,且与框架间的接触 良好。框架处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感强度为 B2 ? 0.2T ,圆形线圈处于另一个 匀强磁场中,其磁感强度为 B1 。整个电路的电阻为 0.5Ω ,如图 19 所示。若穿过圆形线圈 的匀强磁场 B1 均匀变化时,ab 在竖直框架上静止不动。求: (1)均强磁场 B1 是增大还是减小? (2)匀强磁场穿过圆形线圈的磁通量变化率是多大?

19. 如图 20 所示为一输电系统, B 均为理想变压器。 A、 某发电机组输出功率为 200kW, 输出电压是 250V, 从发电厂到用户的输电线总电阻为 10Ω 。 已知升压变压器的匝数比为 1: 20。求: (1)输电线损耗功率是多少? (2)若用户要得到 230V 的电压,降压变压器初、次级线圈的匝数比是多少? (3)用户处干路电流 I 4 多大?用户所有用电器的总电阻多大?

20.如图 21 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 A1 之间会产生电势差,这 种现象称为霍尔效应。 实验表明, 当磁场不太强时, 电势差 U、 电流 I 和 B 的关系为 U=KIB/d。 式中的比例系数 K 称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下: 外部磁场的洛化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仑兹力方向 相反的静电力。 当静电力与洛仑兹力达到平衡时, 导体板上下两侧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,求: (1)达到稳定状态时,导体板上侧面 A 的电势与下侧面 A1 谁的电势高; (2)电子所受的洛仑兹力的大小; (3)证明霍尔系数 K=1/ne。其中 n 代表导体板单位体积中电子的个数。

选做题(10 分,计入总分) 21.正负电子对撞机的最后部分的简化示意如图 22 甲所示(俯视图) ,位于水平面内粗 实线所示的圆环形真空管道是正、负电子作圆运动的“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,它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控 制它们转变的是一系列圆形电磁铁,即图中的 A1 、 A2 、 A3 ?? An ,共 n 个,均匀分布在 整个圆周上(圆中只示意性地用细实线画了几个,其余的用细虚线表示) ,每个电磁铁内的 磁场都是匀强磁场, 并且磁感应强度都相同, 方向竖直向下, 磁场区域都是直径为 d 的圆形。 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中粗虚线所示的轨迹运动, 这时电子经过每个电 磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端,如图 22 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)定性说明正、负电子在管道内所通过轨迹的形状; (3)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。

参考答案 一、选择题 1ABD 2D 3C 9D 10AD 二、填空题 11.1.25,40, 20 2 。 12.顺时针,竖直向上。 13.2:1, 2 : 1 。

4C

5A

6B

7B C

8B

14.NBSω ,2NBSω /π , NBS? / 2 。 三、实验题

15. (1)画在图 14 上; (2)0.6,2

16. (1)换用“×100”欧姆档时未重新调零; (2)实验结束后,未将选择开关拨至 OFF 档; (3)10. 四、论述计算题(每题 7 分,共 28 分) 17.解: 线圈通过磁场的过程中产生的感应电动势大小为: E=Bav=0.5×1×2V=1V, 线圈进入和离开磁场的过程中有感应电流,其大小为: I=E/R=10A, 线圈通过磁场的过程中产生的热量为:

Q ? I 2 Rt ? 2I 2 Ra / v ? 10J 。
18.解: (1)磁场 B1 增大; (2)导线 ab 平衡,有: B2 IL ? mg , 其中:I=E/R,而 E ? n

?? 。 ?t

则圆形线圈的磁通量变化率: 19.解:

?? m gR ? ? 0.1Wb / s 。 ?t nB2 L

V (1)变压器 A 的次级电压: U 2 ? n2 / n1U1 ? 5000 ,
次级电流: I 2 ? P2 / U 2 ? 40A , 输电线损耗功率: P 。 损失 ? I 2 R ? 1.6 ?10 W ? 16Kw
2 4

(2)变压器 B 的初级电压: U 3 ? U 2 ? I 2 R ? 4600 , V

变压器 B 的初、次级线圈的匝数比:

n3 U 3 20 。 ? ? n4 U 4 1

(3)用户得到的功率: P4 ? ( P ? P损失 ) ? 184kW , 1 用户处干路电流: I 4 ? P4 / U 4 ? 800A ,用户所有用电器的总电阻:

R总 ? U 4 / I 4 ?
20.解:

23 ? ? 0.29? 。 80

(1)下侧面 A1 的电势高; (2)evB; (3)电子受到横向静电力与洛仑兹力的作用,两力平衡,有: eU/h=evB,得 U=hvB。 通过导体的电流 I=envdh,由 U=KIB/d 有: hvB=KnevBdh/d,可得:K=l/ne。 21.解: (1)正电子运动方向在甲图中是沿逆时针方向; 负电子运动方向在甲图中是沿顺时针方向。 (2)正、负电子在管道内经过磁场时轨迹是圆的一部分,在磁场外轨迹是直线。其整 个轨迹是圆弧与直线组成的闭合轨迹。

2? , n 射入电磁铁时与通过射入点的直径夹角为 ? / 2 , mv 电子在电磁铁内作圆运动的半径 R ? , Be ? d /2 sin ? 由图所示可知 ; 2 R
(3)电子经过 1 个电磁铁,偏转角度是 ? ? 解出 B ?

2m vsin de

?
n 。


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