2022年高二物理磁场电磁感应综合训练试题 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆高二物理磁场、电磁感应综合训练试题本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题），满分 110分，测试时间100 分钟。第卷选择题（共 48 分）一、选择题（本题共12 小题，每小题4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分）1关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有（）A电流元IL 在磁场中受力为F，则磁感应强度B 一定等于ILFB电流元IL 在磁场中受力为F，则磁感应强度可能大于或等于ILFC磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大D磁场中某点磁感应强度的方向，与

2、电流元在此点的受力方向相同2如图，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc 和 cd 的长度均为L，且 abc= bcd=135，流经导线的电流为I，方向如图所示。导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力（）A方向沿纸面向上，大小为BIL)12(B方向沿纸面向上，大小为BIL) 12(C方向沿纸面向下，大小为BIL)12(D方向沿纸面向下，大小为BIL) 12(3如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）A增大B减小C不变D无法确定如何变化4环型对撞

3、机是研究高能粒子的重要装置，带电粒子在电压为U 的电场中加速后注入对撞机的高真空圆形状的空腔内，在匀强磁场中，做半径恒定的圆周运动，且局限在圆环空腔内运动，粒子碰撞时发生核反应，关于带电粒子的比荷mq，加速电压U 和磁感应强度B 以及粒子运动的周期T的关系，下列说法正确的是（） 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷mq越大，磁感应强度B 越大 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷mq越大，磁感应强度B 越小 对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期T 越小 对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周期T 都不变ABCD5如图所示， MN 为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感

4、应强度大小的关系为 B12B2，一带电荷量为q、质量为 m 的粒子从O 点垂直 MN 进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O 点（）A12qBmB22qBmC)(211BBqmD)(11BBqm6质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、带电量为q 的带电粒子（不计重力），经电压为U 的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B 的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的P 点，设 OPx，则在图中能正确反映x 与 U 之间的函数关系的是（）A B C D 7在一空心圆柱面内有一垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，其横截面如图所示， 磁场边界为

5、同心圆， 内、外半径分别为r 和r )12( 圆心处有一粒子源不断地沿半径方向射出质量为m、 电量为 q 的带电粒子，不计粒子重力为使这些粒子不射出磁场外边界，粒子从圆心处射出时速度不能超过（）AmqBrBmqBr2CmqBr)12(DmqBr)12(81931 年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子磁单极子1982 年美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验设想一个只有N 极的磁单极子从上向下穿过一个超导线圈，那么从上向下看 超导线圈中将出现先逆时针后顺时针方向的感应电流 超导线圈中将出现总是逆时针方向的感应电流 超导线圈中产生的感应电动势一定恒定不变 超导线圈中产

6、生的感应电流将长期维持下去以上判断正确的是（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆ABCD9一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N 可在木质圆柱上无摩擦移动M 连接在如图所示的电路中，其中R 为滑动变阻器，E1和 E2为直流电源， S 为单刀双掷开关 .下列情况可观测到N 向左运动的是（）A在 S断开的情况下，S向 a 闭合的瞬间B在 S 断开的情况下，S 向 b 闭合的瞬间C在 S 已向 a 闭合的情况下，将R 的滑动头向c 端移动时D在 S

7、已向 a 闭合的情况下，将R 的滑动头向d 端移动时10如图甲所示，长直导线与矩形线框abcd 处在同一平面中固定不动，长直导线中通以大小和方向随时间做周期性变化的电流i，it 图象如图乙所示，规定图中箭头所指的方向为电流正方向，则在4T43T时间内，矩形线框中感应电流的方向和大小，下列判断正确的是（）甲乙A始终沿逆时针方向且增大B始终沿顺时针方向，先增大后减小C先沿逆时针方向然后沿顺时针方向，先减小后增大D先沿顺时针方向然后沿逆时针方向，先增大后减小11如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B 中两板间放一台小压

8、力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电量为 q 的小球 K 断开时传感器上有示数， K 闭合时传感器上的示数变为原来的一半则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是（）A正在增加，qmgdt2B正在增加，nqmgdt2C正在减弱，qmgdt2D正在减弱，nqmgdt212两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R 的电阻 .将质量为m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示除电阻R 外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放则（）A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB

9、金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为abC金属棒的速度为v 时，所受的安培力大小为mgRvLBF22D电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少第卷非选择题（共 62 分）二、实验及填空题（本题共5 小题，每空1 分，共 14 分。把每小题的正确答案填写或画在答题纸的对应位置上）13 （4 分）读出下列测量仪器的读数（1）游标卡尺cm（2）螺旋测微器 103m（3）电压表读数（4）电流表读数接 03V 量程时读数为V接 0 0.6A 量程时读数为A14 （4 分）多用电表表头的示意图如下图。（1）当指针位置如图中灰三角箭头所示，测量结果为（2）当指针位置如图中白三角箭头所示，测量结

10、果为（3）当指针位置如图中黑三角箭头所示，测量结果为（4）当测量结束后应将选择开关拨到0 1 2 3 0 5 10 15 V 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆15 （2 分）如图所示，是演示自感现象的实验电路图，L 是有铁芯的线圈，A 是灯泡接通电路后，灯泡正常发光；再断开电路时，观察到的自感现象是16 （2 分）如图所示，带电荷量q、质量 m 的小球从倾角为的光滑斜面由静止下滑，匀强磁场B 垂直纸面向外，小球在斜面上运动的最大距离为若小球跟

11、斜面的动摩擦因数为 ，且匀强磁场B 大小不变，方向反向，现仍让小球由静止下滑，则小球在斜面上运动的最大速度为17 （2 分）一导体棒长L40 cm，在磁感应强度B0.1 T 的匀强磁场中做切割磁场线运动，运动的速度 v 5.0 m/s，若速度方向与磁场线夹角 30 ，则导体棒中感应电动势的大小是V，此导体棒在做切割磁场线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为V三、计算题（本题共4小题，共48 分。要求解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，解答过程必须明确写出数值和单位，只写出最后答案不得分）18 （11 分）如图，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，

12、O 点为圆弧的圆心。两金属轨道间的宽度为 0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T。质量为 0.05kg、长为 0.5m 的金属细杆置于框架上的M 点，当在金属细杆内通以一恒为2A 的电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动，已知MNOP1m，求金属细杆在P 点对每一条轨道的作用力。19 （11 分）在某空间存在着水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示，一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC 固定在纸面内，其圆心为O 点，半径 R1.8 m，OA 连线在竖直方向上，AC弧对应的圆心角 37 今有一质量m3.6104 kg，电荷量 q 9.0104C 的带电小球 （可视为质点），以 v

13、0 4.0 ms 的初速度沿水平方向从A 点射入圆弧轨道内，一段时间后从C 点离开，小球离开C 点后做匀速直线运动已知重力加速度g10 m/s2，sin 37 0.6，不计空气阻力，求：（ 1）匀强电场的场强E（ 2）小球射入圆弧轨道后的瞬间对轨道的压力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆20 （12 分）如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R 的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中，质量为m 的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始

14、时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触（ 1）求初始时刻导体棒受到的安培力（ 2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为EP，则这一过程中安培力所做的功 W1和电阻 R 上产生的焦耳热Q1分别为多少？（ 3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q 为多少？21 （14 分）如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ 相距为 L，导轨平面与水平面夹角 30 ，导轨电阻不计磁感应强度为B 的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L 的金属棒ab 垂直

15、于MN、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为 R两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻RL4R，定值电阻R12R，电阻箱电阻调到使R2 12R，重力加速度为 g，现将金属棒由静止释放，试求：（1）金属棒下滑的最大速度为多大？（2）当金属棒下滑距离为S0时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑2S0的过程中，整个电路产生的电热；（3）R2为何值时，其消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？M P QB a N b R2R1S RL精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则

16、殆高二物理磁场、电磁感应综合训练试题参考答案1答案： B 【知识点：磁感应强度概念】解析：判断磁感应强度的大小，需要在电流元受力最大的前提下进行，选项A、B 中的力 F 可能小于或等于最大受力，因此磁感应强度B 可能大于或等于ILF；电流元在磁场中受力与其放置方位有关，因此电流元受力大的地方，磁感应强度不一定大；磁场的方向规定为小磁针N 极受力方向， 与电流元受力方向不相同故选项B 正确2答案： A 【知识点：安培力大小及方向的判断】解析：本题考查安培力的大小与方向的判断该导线可以用a 和 d 之间的直导线长L) 12(来等效代替,根据BILF，可知大小为BIL) 12(，方向根据左手定则可判

17、断沿纸面向上A 正确3答案： B 【知识点：磁通量】解析： 穿过弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量，磁铁内部由S极向 N 极的磁通量不变，而其外部由N极向 S 极的磁通量随面积的增大而增大，故其合磁通量减小，选项B 正确4答案： D 【知识点：洛伦兹力的应用回旋加速器】解析：根据22mvqU，qBmvR联立消去v 可知正确；粒子运动的周期qBmT2与加速电压无关，正确答案为D5答案： B 【知识点：洛伦兹力】解析： 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，由周期公式qBmT2知， 粒子从O 点进入磁场到再一次通过O 点的时间22122qBmqBmqBmt，所以 B 选项正确6答案： B 【知识点：洛伦兹

18、力的应用质谱仪】解析：带电粒子先经加速电场加速，故221mvqU，进入磁场后偏转，qBmvrxOP22，两式联立得UqBmUxOP28，所以 B 正确7答案： A 【知识点：洛伦兹力与几何知识综合应用】解析： 先画出粒子的运动轨迹如图所示，当粒子速度最大时，刚好与外圆相切此时，内圆半径r ，轨迹半径R，外圆半径与轨迹半径之差Rr ) 12(，三者构成直角三角形，其中，外圆半径与轨迹半径之差为斜边解三角形可得Rr 所以，正确答案为A8答案： B 【知识点：楞次定律、电磁感应现象】解析：由楞次定律可知出现逆时针电流，又因超导体电阻为零，故电流会长期维持下去，而感应电动势则是变化的选项B 正确9答案

19、： C 【知识点：楞次定律、电磁感应现象】解析：由楞次定律可知， 线圈 N 向左运动的效果是为了阻碍线圈磁通量的减小，故电路中电流是减小的，A、B、D 中电流增加， C 中电流减小，所以选C 正确10答案： B 【知识点：法拉第电磁感应定律】解析：长直导线中的电流变化情况与线框abcd 中的磁场变化情况相同，由楞次定律可判定线框中的电流始终沿顺时针方向；又因长直导线中的电流变化率先增大后减小，故线框中的磁感应强度的变化率先增大后减小，由tSBtE，可判定感应电动势先增大后减小，即感应电流先增大后减小，B 项正确11答案： B 【知识点：法拉第电磁感应定律】解析：由题意可知K 闭合时传感器上的示

20、数变为原来的一半，说明上极板带负电，所受的电场力为2mgqEF， 因 此 两 极 板 之 间 的 电 势 差 为qmgdEdU2， 再 根 据 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 有tnU，由此可解得nqmgdt212答案： A 【知识点：法拉第电磁感应定律、力学、安培力综合应用】解析：在金属棒释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A 正确由右手定则可得，电流的方向从b 到 a，B 错误当速度为v 时，产生的电动势为E=BLv ，受到的安培力为F=BIL ，计算可得RvLBF22，C 错误在运动的过程中是弹簧的弹性势能、金属棒重力势能和内能的相互转化，D错误13 （1）1.095

21、 （2） 5.487（5.4855.488）（3）2.17 （4）0.16 15A 灯闪一下再熄灭16sin2cos2222BqgmqBmg)cos(sin170.1；0.2 180.75N 方向水平向右（根据牛顿第三定律）19 （ 1 ） 当 小 球 离 开 圆 弧 轨 道 后 ， 对 其 受 力 分 析 如 图 所 示 .由 平 衡 条 件 得tanmgqEF电，代入数据解得E=3 N/C. （2）小球从进入圆弧轨道到离开圆弧轨道的过程中，由动能定理得2022121)cos1(sinmvmvmgRqER，代入数据得v=5 m/s. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳

22、总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学而不思则惘，思而不学则殆由mgqvB cos，解得 B=1 T. 分析小球射入圆弧轨道瞬间的受力情况如图所示. 由牛顿第三定律得小球对轨道的压力N102 .33NNFF，方向竖直向下. 20 （1）初始时刻棒中感应电动势为0BLvE棒中感应电流REI作用于棒上的安培力BILF联立得RvLBE022，由右手定则和左手定则判断可知安培力方向水平向左（2）由功和能的关系，则安培力做功20121mvEWp，电阻 R 上产生的焦耳热pEmvQ20121. （3）由能量转化及平衡条件，可判断棒最终将静止于初始位置，即2021mvQ21 （1）当金属棒

23、匀速下滑时速度最大，设最大速度为vm，达到最大时则有安Fmgsin（1 分）BILF安（1 分）总RBLvIm（1 分）其中RR6总（1 分）所以总RvLBmgm22sin（1 分）解得最大速度223mmgRvB L（1 分）（2）由能量守恒知，放出的电热2021sin2mmvSmgQ（2分）代入上面的vm值，可得44223029LBRgmmgSQ（2 分）（3）R2上消耗的功率222RUP（1 分）其中并并并RRBLvRIRU3（1 分）2244RRRRR并又并RRvLBmg3sin22（1 分）解以上方程组可得)816(16sin)4(16sin222222222222222222RRRRRLBgmRRRRLBgmP（1 分）当24LRRR时， R2消耗的功率最大，最大功率22224LBRgmPm（1 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页