直流电路磁场测试

物理直流电路磁场试卷

一、单选题：（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。选对得4分，选错得0分。） 1．下列说法正确的是( )

A．把一电流元分别放在磁场中的两点，所受磁场力大的磁感应强度大 B．把一个小线圈置于磁场中，磁通量大处磁感应强度大

C．让一电荷以相同的速度分别垂直进入两个匀强磁场，受洛伦兹力大的磁感应强度大 D．磁感应强度的方向与正电荷在磁场中受洛伦兹力方向相同

2.如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是( )

A．R3断路 B．R1短路 C．R2断路

D．R1、R2同时短路

3．在如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视

为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表．若将照射R3的光的强度减弱，则( )

A．电压表的示数变大 B．B．小灯泡消耗的功率变小 C．通过R2的电流变小 D．电源内阻消耗的电压变大 4．用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是定值，

是灵敏度很高的电流表，的电流为零时，测得

MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表

MP?l1，PN?l2，则Rx的阻值为( )

A.

l1lllC.2R0 D.2R0 R0 B.1R0l2l1?l2 l1l1?l25．矩形线圈abcd可绕通过两长边中点的水平轴OO′转动，如图所示．通入顺时针方向的电流I，若想使线圈做顺时针方向的转动(从右向左看)，应加下列哪种磁场( ) A．垂直纸面向里的磁场 B．由O指向O′的磁场 C．竖直向上的磁场 D．竖直向下的磁场

6．如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是( )

A．这三束正离子的速度一定不相同 B．这三束正离子的质量一定不相同 C．这三束正离子的电荷量一定不相同 D．这三束正离子的比荷一定不相同

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7．如图所示，金属板放在垂直于它的匀强磁场中，当金属板中有电流通过时，在金属板的上表面A和下表面A′之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应。若匀强磁场的磁感应强度为B，金属板宽度为h、厚度为d，通有电流I，稳定状态时，上、下表面之间的电势差大小为U。则下列说法中正确的是（ ）

A．在上、下表面形成电势差的过程中，电子受到的洛仑兹力方向向下 B．达到稳定状态时，金属板上表面A的电势高于下表面A′的电势

C．只将金属板的厚度d减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差 大小变为U/2

D．只将电流I减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为U/2 8．如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，则( )

A．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出 B．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出

C．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出 D．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短

二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分。有选错的得0分。）

9．如图甲所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头Ｐ向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化。图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况，以下说法正确的是（ ） A．图线ａ表示的是电压表V1的示数随电流表示数变化的情况 B．图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况 C．此过程中电压表V1示数的变化量△U1和电流表示数变化量△I的比值变大

D．此过程中电压表V3示数的变化量△U3和电流表示数变化量△I的比值不变

10．理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1 ，它与电热丝电阻值R2 串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有（ ） A.P?UI B.P?I2(R1?R2) C.P?UI D.P?I2(R1?R2)

11．如图所示，宽h=2cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的

y/cm 方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=5cm，则（ ）

A.右边界:-4cm

2 x/cm B.右边界:y>4cm和y<-4cm有粒子射出 C.左边界:y>8cm有粒子射出 D.左边界:0

12．如图所示，一个带正电荷的物块m，由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面BC上的D点停下来．已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B处时的机械能损失．先在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D′点停下来．后又撤去电场，在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D″点停下来．则以下说法中正确的是( ) A．D′点一定在D点左侧 B．D′点一定与D点重合 C．D″点一定在D点右侧 D．D″点一定与D点重合

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三、实验题(共18分)

13．(8分)在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作：

①用刻度尺测量金属丝的有效长度l。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，某次测量结果如下图所示，则这次测量的读数D= mm。

②该同学先用欧姆表粗测该金属的电阻约3欧，然后使用电流表和电压表精确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验，除电源（电动势为4V，内阻很小）、待测电阻丝、导线、开关外，电压表应选用A ，电流表应选用 滑动变阻器应选用 （选填器材前的字母），滑动变阻器接入电路应选择 接法（填“分压”或“限流”）。 14．（10分）现用以下器材测量电池的电动势和内电阻

A．被测电池（电动势在10 V～15V之间） B．电阻箱（0～20?）

C．滑动变阻器（最大阻值20 ?） D．定值电阻R0（阻值5 ?） E．电流表A1（量程0．6A） F．电流表A2（量程3A） G．电键 H．导线若干

实验中只用到了包括电池和定值电阻R0在内的六种实验器材，并利用实验数据做出了通过电源的电流I的倒数

11和外电路电阻R（R0除外）的关系图线，即-R图线，如图所示。则： II①实验时电阻箱和滑动变阻器二者中应选择 ；

②在虚线框内画出实验原理图；

③根据图线求出电池的电动势为 V，内阻为 ?； ④说出实验中产生误差的原因（说出两条即可）： 。

二、计算题(本题共4小题，共44分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)

－2

15．（10分）如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m．质量为6×10 kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t2

＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s)

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16．（10分）一个允许通过最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路。滑动变阻器最大阻值为R0＝22 Ω，电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图乙所示，图中U＝12 V的直线为图线的渐近线，试求：

(1)电源电动势E和内阻r；

(2)A、B空载时输出电压的范围；

(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时，干路电流不能超过2 A，A、B两端所接负载电阻至少多大。

17.（12分）如图所示，在直角坐标系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内，分布着磁感

－2

应强度均为B＝5.0×10T的匀强磁场，方向分别垂直纸面向外和向里。有一α粒子的质量为m＝

－27－19

6.4×10㎏、电荷量为q＝＋3.2×10C（不计α粒子重力），由静止开始经电压为U＝1250V的电场（图中未画出）加速后，从点M（－4，2）处平行于x轴向右运动，并先后通过两匀强磁场区域。

⑴请你求出α粒子在磁场中的运动半径；

⑵请你在图中画出α粒子从直线x＝－4到直线x＝4之间的运动轨迹，并在图中标明轨迹与直线x＝4交点的坐标；

⑶求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间。 y/101m 2 M B O v

－4 －2 4 2 x/101m

－2

18.(12分)一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad宽为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为v0，方向与ad边夹角为α＝30°，如图所示

－－

已知粒子的电荷量为q，质量为m(重力不计)．

(1)若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求v0的大小；

(2)若粒子带正电，且粒子能从ab边射出磁场，求v0的取值范围．

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答案 题号 答案 1 C 2 C 3 B 4 C 5 D 6 D 7 D 8 A 9 BD 10 AD 11 AD 12 BC 13．（1）0.516 （2）C E 限流 【解析】

①螺旋测微器主轴读数为0.5mm，螺旋读数为1.6×0.01mm=0.016mm，故测量值为0.516mm；②为准确测量阻值应使通过金属丝的电流较小，故电流表选择C；又金属的电阻约3欧，为调节的方便，滑动变阻器选择E；若选用限流式接法电路的电流范围在

44可以通过调节是电流表安全，＜I＜，

233读数准确，为节约电能，故采用限流式接法。

14．①电阻箱 ； ②原理图见解析； ③12 ； 1 ； ④电流表A2的内阻分压产生的系统误差；电流表读数时产生的偶然误差；做-R图线时产生的偶然误差。

15.【解析】

解析：支持力为0时导线的受力如图所示， 由平衡条件得：

－2

mg6×10×10

F安＝＝ N

tan37°0.75＝0.8 N

由F安＝BIL得 F安0.8B＝＝T＝2 T

IL1×0.4

B2

由B＝0.4t得t＝＝s＝5 s.

0.40.4

答案：5 s

16．答案：(1)12 V 2 Ω (2)0～11 V (3)4.9

解析：(1)由乙图可知，当R→∞时，E＝12 V而当U＝6 V时，应有r＝R＝2 Ω。

(2)当滑片滑至上端时，UAB最大Umax＝

1IE＝11 V R0＋r当滑片滑至下端时，UAB为零因此，A、B空载时输出电压范围为0～11 V。

(3)A、B两端接某一负载电阻后，滑动变阻器滑片移至上端时，干路电流最大。

E此时I＝为了电源不过载，应保证I≤2 A

R0Rx＋rR0＋Rx代入数据得Rx≥4.9 Ω即所接负载电阻最小值为4.9 Ω。

17.（15分）解：

⑴α粒子在电场中被加速，由动能定理得

R0

qU?1mv2 ??????????1分 2α粒子在磁场中偏转，则牛顿第二定律得

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联立解得

v2qvB?m??????????2分

r

12mU12?6.64?10?27?1205r???2?10?1（m）??????2分 Bq0.053.2?10?19⑵能正确作出图象得?????????4分

⑶带电粒子在磁场中的运动周期

T?2?r2?m ????2分 ?vqBα粒子在两个磁场中分别偏转的弧度为

?，在磁场中的运动总时间 41?m3.14?6.64?10?27?7t?T???6.28?10（s）4分

42qB2?3.2?10?19?5?10?218.解析：(1)若粒子带负电，则进入磁场后沿顺时针方向偏转，如图所示，O1为轨迹圆心，由对称性可知，速度的偏转角θ1＝2α＝60°，故轨迹半径r1＝Od＝ 2

2mv0qBr1qBL根据牛顿第二定律得：qv0B＝，得v0＝＝

r1m2mL

(2)若粒子带正电，则沿逆时针方向偏转，当v0最大时，轨迹与cd相切，轨迹圆心为O2，半径为r2，由几何关系得

Lr2－r2cos 60°＝，得r2＝L

2

即vmax＝

qBr2qBL＝ mm当v0最小时，轨迹与ab相切，轨迹圆心为O3，半径为r3，由几何关系可得r3＋r3sin 30°＝，得r3＝ 23

则vmin＝

LLqBr3qBLqBLqBL＝，所以＜v0≤. m3m3mmqBLqBLqBL (2)＜v0≤ 2m3mm答案：(1)

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