电场磁场和电磁感应高等考试题目.doc

《电场磁场和电磁感应高等考试题目.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电场磁场和电磁感应高等考试题目.doc（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、,29（16分）如图所示，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A/之间会产生电热差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电热差U、电流I和B的关系为：，式中的比例系数K称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力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仓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是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e回答下列问题：（1）达到稳

2、定状态时，导体板上侧面A的电势_下侧面A的电势（填高于、低于或等于）（2）电子所受的洛仑兹力的大小为_。（3）当导体板上下两侧之间的电差为U时，电子所受静电力的大小为_。（4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为其中h代表导体板单位体积中电子的个数。解析：（1）低于 （2）（3）（4）电子受到横向静电力与洛仑兹力的作用，两力平衡，有得：U=hvB 通过导体的电流密度I=nevdh 由 ，有得 30（18分）如图所示，直角三角形的斜边倾角为30，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q，一个质量为m，电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，

3、滑到斜边上的垂足D时速度为v。 （将（1），（2）题正确选项前的标号填在题后括号内）（1）在质点的从D点向C点运动的过程中不发生变化的是动能电势能与重力势能之和动能与重力势能之和动能、电势能、热能三者之和 （ ）（2）质点从D点向C点的运动是A、匀加速运动 B、匀减速运动C、先匀加速后匀减速的运动 D、加速度随时间变化的运动 （ ）（3）该质点到非常挨近斜边底端C点时速度vc为多少？沿斜面向下的加速度ac为多少？解析：（1）C （2）D（3）因，则B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，是O点处点电荷Q产生的电场中的等势点，所以，q由D到C的过程中电场力作功为零，由机械能守恒定律， 其中 得

4、质点在C点受三个力的作用；电场力？，方向由C指向O点；重力mg，方向竖直向下；支撑力，方向垂直于斜面向上根据牛顿定理有 5如下图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab=2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框abcd是一正方形导线框，ab边与ab平行.若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则（C）AW1=W2BW2=2W1CW1=2W2DW2=4W17如下图，虚线a、b和c是某电场中的三个等势面，它们的电势分别为Ua、Ub和UC，UaUbUC.一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线K

5、LMN所示，由图可知（AC）A粒子从K到L的过程中，电场力做负功B粒子从L到M的过程中，电场力做负功C粒子从K到L的过程中，静电势能增加D粒子从L到M的过程中，动能减少13如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为，q2与q3之间的距离为，且每个电荷都处于平衡状态. （1）如q2为正电荷，则q1为 负 电荷，q3为 负 电荷. （2）q1、q2、q3三者电量大小之比是：. 18（12分）如下图所示，在y0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，磁感强度为B，一带正电的粒子以速度0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角

6、为.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.解析：带正电粒子射入磁场后，由于受到洛仑兹力的作用，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，射出时速度的大小仍为，射出方向与x轴的夹角仍为. 由洛仑兹力公式和牛顿定律可得， 式中R为圆轨道的半径，解得 圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得 联立、两式，解得 20（13分）如图1所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距=0.20m，电阻R=1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下.现用一

7、外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图2所示.求杆的质量m和加速度a.解析：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用表示其速度，t表示时间，则有 杆切割磁力线，将产生感应电动势， 在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流 杆受到的安培力为根据牛顿第二定律，有 联立以上各式，得 由图线上取两点代入式，可解得 3A、B两点各放有电量为十Q和十2Q的点电荷，A、 B、C、D四点在同一直线上，且ACCDDB将一正电荷从C点沿直线移到D点，则（B）（A）电场力一直做正功 （B）电场力先做正功再做负功 （B）电场力一直做负功 （D）电场力先做负功再做正功5如图所示，有两根和水平方向成角的

8、光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为B、及一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度，则（B、C）（A）如果B增大，vm将变大 （B）如果变大，vm将变大（C）如果R变大，vm将变大 （D）如果m变小，vm将变大6如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则（B、C）（A）由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用（B）由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用（C）如果断开B线圈的电键S

9、2，无延时作用（D）如果断开B线圈的电键S2，延时将变长11一束质量为m、电量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图所示，如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为L，设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为 （粒子的重力忽略不计）答案：22（3分）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a0.4m，b0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v05m/s的速率在环上向右

10、匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。？（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上 翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t（4 /）T/s，求L1的功率。解析：（1）1B2av0.20.850.8V I11/R0.8/20.4A ？（2）2/t0.5a2B/t0.32V P1(2/2)2/R1.28102W 10如图，平行板电容器经开关K与电池连接，a 处有一带电量非常小的点电荷。K是闭合的Ua表示a点的电势，f表示点电荷的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（ B ）AUa变大，f变大BUa

11、变大，f变小CUa不变，f不变DUa不变，f变小4.初速为的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（A）（A）电子将向右偏转，速率不变（B）电子将向左偏转，速率改变（C）电子将向左偏转，速率不变（D）电子将向右偏转，速率改变7.一平行板电容器，两板之间的距离和两板面积都可以调节，电容器两板与电池相连接以表示电容器的电量，表示两极板间的电场强度，则（A、C）（A）当增大、不变时，减小、减小（B）当增大、不变时，增大、增大（C）当减小、增大时，增大、增大（D）当减小、减小时，不变、不变12.一质量为、电量为的带正电质点，以的速度垂直于电场方向从点进入

12、匀强电场区域，并从点离开电场区域离开电场时的速度为由此可知，电场中、两点间的电势差_ V；带电质点离开电场时，速度在电场方向的分量为_不考虑重力作用答案：（2分）， （3分）20.（12分）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为。导轨上面横放着两根导体棒，构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度（见图）若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少（2）当棒的速度变为初速度的时，棒的加速

13、度是多少？参考解答：棒向棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动，棒则在安培力作用下作加速运动在棒的速度大于棒的速度时，回路总有感应电流，棒继续减速，棒继续加速两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度作匀速运动（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒，有：根据能量守恒，整个过程中产生的总热量： （2）设棒的速度变为初速度的时，棒的速度为，则由动量守恒可知此时回路中的感应电动势和感应电流分别为 此时棒所受的安培力： 棒的加速度：由以上各式，可得：评分标准：本题12分

14、第（1）问6分，其中、各3分第（2）问6分，其中式1分，式2分，式1分,式2分.13法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场。图四为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是 （B） A.a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量 B.a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量 C.a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量 D.a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量14.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是（D）AB先，后CD先，后24电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截

15、面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为A B C D30（24分）下图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法是某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，

16、失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d（1）导出分子离子的质量m的表达式。（2）根据分子离子的质量数M可用推测有机化合物的结构简式。若某种含C、H和卤素的化合物的M为48，写出其结构简式。（3）现有某种含C、H和卤素的化合物，测得两个M值，分别为64和66。试说明原因，并写出它们的结构简式。在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如

17、下表：元 素HCFClBr含量较多的同位素的质量数1121935，3779，81参考解答：（1）求分子离子的质量以m、q表示离子的质量电量，以v表示离子从狭缝s2射出时的速度，由功能关系可得 射入磁场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可得 式中R为圆的半径。感光片上的细黑线到s3缝的距离d2R 解得 （2）CH3CH2F（3）从M的数值判断该化合物不可能含Br而只可能含Cl，又因为Cl存在两个含量较多同位素，即35Cl和37Cl，所以测得题设含C、H和卤素的某有机化合物有两个M值，其对应的分子结构简式为CH3CH235Cl M64；CH3CH237Cl M66评分标准：本题24分，其中

18、第（1）问14分，第（2）问3分，第（3）问7分。第（1）问中，、式各3分，式5分；第（2）问3分；第（3）问理由3分，结构式各2分。21图中所示是一个平行板电容器，其电容为C，带电量为Q，上极板带正电。现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点，如图所示。A、B两点间的距离为s，连线AB与极板间的夹角为30，则电场力对试探电荷q所做的功等于（C）A B C D28有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装强磁铁（磁场方向向下），并在两条铁轨之间沿途平放系列线圈。下列说法中不正确的是（D ）A 当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化B 列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C 列车

19、运动时，线圈中会产生感应电流D 线圈中的感应电流的大小与列车速度无关29磁悬浮列车在行进时会“浮”在轨道上方，从而可高速行驶。可高速行驶的原因是：列车浮起后（C ） A 减少了列车的惯性 B 减少了地球对列车的引力C 减少了列车与铁轨间的摩擦力 D 减少了列车所受的空气阻力5如下图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab=2bc，磁场方向垂直于纸面；实 线框abcd是一正方形导线框，ab边与ab平行.若将导线框匀速地拉离磁场 区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿 平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则B AW1=W2BW2=2W1CW1=2

20、W2DW2=4W17如下图，虚线a、b和c是某电场中的三个等势面，它们的电动势分别为Ua、Ub和UC，UaUbUC.一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知AC A粒子从K到L的过程中，电场力做负功B粒子从L到M的过程中，电场力做负功C粒子从K到L的过程中，静电势能增加D粒子从L到M的过程中，动能减少17图中EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和CH上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆ABA 匀速滑动时，I10，I20B 匀速滑动时，I10，I20C 加速滑动时，I1

21、0，I20D 加速滑动时，I10，I205如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是A A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的6如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中A 小物块所受电场力逐渐减小B 小

22、物块具有的电势能逐渐减小C M点的电势一定高于N点的电势D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功22 （3分）如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l0.2米，在导轨的一端接有阻值为R0.5欧的电阻，在X0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B0.5特斯拉。一质量为mo.1千克的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v02米/秒的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a2米/秒2、方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好。求： （1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的一半时施加在金

23、属杆上外力F的大小和方向；（3）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。（1）感应电动势Blv，I/R I0时 v0 xv02/2a1（米） （2）最大电流 ImBlv0/R IIm/2Blv0/R Blv0/2R安培力fIBlB2l2v0/2R 0.02（牛） 向右运动时 Ffma Fmaf0.18（牛） 方向与x轴相反 向左运动时Ffma Fmaf0.22（牛） 方向与x轴相反 （3）开始时 vv0， fImBlB2l2v0/R Ffma， FmafmaB2l2v0/R 当v0maR/B2l210米/秒 时，F0 方向与x轴相反 当v0maR/B2l

24、210米/秒 时，F0 方向与x轴相同 （1）设液体从喷口水平射出的速度为内，活塞移动的速度为v v0s v0AVl2 v()v0 （2）设装置功率为P，t时间内有m质量的液体从喷口射出 Ptm(v02v2) mL2vt PL2v(v02v2)(1)v03 P （3） PF安v L2v(v02v02)BILv B （4） UBLv 喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小15如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的一个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是

25、BAF1BF2 CF3DF421图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置。其电势能变为8eV时，它的动能就为C A8eVB15eVC20eVD34eV22K介子衰变的方程为K+0，其中K介子和介子带负的基元电荷，0介子不带电，一个K介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP。衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径R与R之比为2：1。0介子的轨迹未画出。由此可知的动量大小与0的动量大小之比为CA

26、1：1B1：2C1：3D1：625（18分）两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的为电阻R=0.50，在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行，大小为0.20N的作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过t=0.5s，金属杆甲的加速度a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？解设任一时刻t两金属杆甲、乙之间的距离为x，速度分别为v1和v2,经过很短的时间t，杆甲移动距离

27、v1t，杆乙移动距离v2t，回路面积改变由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势回路中的电流 杆甲的运动方程由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等，方向相反，所以两杆的动量时为0）等于外力F的冲量联立以上各式解得 代入数据得5两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电.（ BC ）A保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大C断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大18（13分）

28、如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间的关系为比例系数一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在时金属杆所受的安培力.解：以表示金属杆运动的加速度，在时刻，金属杆与初始位置的距离 此时杆的速度，这时，杆与导轨构成的回路的面积，回路中的感应电动势回路的总电阻 回路中的感应电流作用于杆的安培力 解得 ，代入数据为17（13分）串列加速器是用来产

29、生高能离子的装置.图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管的中部处有很高的正电势U、两端均有电极接地（电势为零）.现将速度很低的负一价碳离子从,可被设在处的特殊装置将其电子剥离,成为价正离子,而不改变其速度大小,这些正价碳离子从端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动.已知碳离子的质量基元电荷，求R.解：设碳离子到达处时的速度为，从端射出时的速度为，由能量关系得 进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得 由以上三式可得由式及题给数值可解得10.在场强为E的匀强电场中固定放置两个小球1和2，它们的质量相等，电荷分别为和-（）。球1和球2的连线平行于电

30、场线，如图。现同时放开1球和2球，于是它们开始在电力的作用下运动，如果球1和求之间的距离可以取任意有限值，则两球刚被放开时，它们的加速度可能是： 2 1 EA. 大小相等，方向相同B. 大小不等，方向相反C. 大小相等，方向相同D. 大小相等，方向相反 M 2 1 N P Q15(15分)如图，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为和,两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为，已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度沿导轨运动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速

31、度沿导轨运动，导轨的电阻可忽略，求此时杆2克服摩擦力做功的功率。 a b S 18（17分）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离处，有一个点状的放射源S，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的电荷与质量之比，现只考虑在图纸平面中运动的粒子，求ab上被粒子打中的区域的长度。6，如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)则D (A)导线框进入磁场时，感应电流方向为abcda (B)导线框离开磁场时，感应电流方向为adcba (C)导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 (D)导线框进入磁场时受到的安培力方向水平向左