电场,磁场,电磁感应,交变电流综合题(含参考答案)

高二物理综合练习题

一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~14题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．如图14所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中仅受到电场力作用，根据此图可判a 断出

A．该粒子带正电

b B．该粒子在a的加速度小于在b的加速度

图14 C．该粒子在a的速度小于在b的速度

D．该粒子在a的电势能小于在b的电势能

2．空间虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为B。一群电子以

不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场。其中某一速率v0的电子从Q点射出，如图15所示。已知电子入射方向与边界夹角为θ，则由以上 条件可判断 v0 A．该匀强磁场的方向是垂直纸面向外 Q P θ B．所有电子在磁场中的轨迹相同

C．速度大的电子在磁场中运动对应的圆心角小 O 图15 Φ/×10Wb D．所有电子的速度方向都改变了2θ

1.0 3．有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为50匝，电阻为5Ω。线圈在匀强

-2t/×10s 磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。穿过每匝线圈的磁

0 通量Φ随时间的变化规律如图16所示。由此可知发电机电动势瞬时值表达式为 1.0 2.0 A．e=31.4sin50πt（V） B．e=31.4cos50πt（V）

图16 -1.0 C．e=157 cos100πt（V） D．e=157 sin100πt（V）

4．如图17所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B随时间t变化图象为

D C M

× × v × B B B B L × × ×

t 0 A 0 B t 0 C t 0 D t E N 图17

F -25．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，

三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是

A．ma?mb?mcC．mc?ma?mb

1

B．mb?ma?mc

D．mc?mb?ma

6．扫描对到显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动，

在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是

7．如图19甲，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10Ω的电阻。则

A．电流表的示数为10sin100πt（A） B．变压器的输出电流的周期为2s

3

C．变压器的输入功率是1×10W D．电压表的示数是100V u/V

2202

-2t/×10s 0 1 2

乙

?2202 图19

8．如图20所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m，带电量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是

a b A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动 A G E B．若将A向左平移一小段位移，G表中有b→a的电流 ● d C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动 s B D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动

图20

9．有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在如图所示的平面内，O点为两根导

线连线的中点，M、N为两导线连线的中垂线上两点，与O点的距离相等，aM与MN的夹角为β。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，单根导线中的电流在M处产生的磁感应强度大小为B0，现将一根电流元I0L从M点移到N点，如图21示,则下列说法中正确的是

A．在运动过程中电流元所受到的安培力方向保持不变

× a

B．在O点电流元所受到的安培力为零

β C．在M点电流元所受到的安培力为2I0LB0cosβ

× 0 D．在运动过程中电流元所受到的安培力大小先增大后减小

N M

× b

图21

10．磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，下图是它的示意图．平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为B，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）垂直于磁场B的方向喷入磁场，每个离子的速度为v，电荷量大小为q，A、B两板间距为d，

2

稳定时下列说法中正确的是（ ）

A．图中A板是电源的正极 B．图中B板是电源的正极 C．电源的电动势为Bvd D．电源的电动势为Bvq

11．在同一光滑斜面上放同一导体棒，右图所示是两种情况的剖面图。它们所在空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上：两次导体棒A分别通有电流I1和I2，都处于静止平衡。已知斜面的倾角为θ，则：( )

A．I1 ：I2=cosθ ?1 B．I1 ：I2=1：1 C．导体棒A所受安培力大小之比F1?：F2=sinθ?：cosθ D．斜面对导体棒A的弹力大小之比N1?：N2=cos2θ ：1

A 12． 如图所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10：1，原线圈接入电压为

220V的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10Ω的电阻R串联接在副线圈上。

U 则以下说法中正确的是( ) V RA．1min内电阻R上产生的热量为1452 J B．电压表的读数约为15.6V C．二极管两端的最大电压为22V

D．若将R换成一个阻值大于10Ω的电阻，则电流表读数变大 13．如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相

同，与L3中的相反，下列说法正确的是

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:1:3 D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3:3:1

14．在一静止点电荷的电场中，任一点的电势?与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、

c和d的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势?a已在图中用坐标（ra，

?a）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过

程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是 A．Ea：Eb=4:1 B．Ec：Ed=2:1 C．Wab:Wbc=3:1 D．Wbc:Wcd=1:3

3

二、计算题

1.如图示，两根相距L=1m的平行金属导轨，一部分水平，另一部分足够长且与水平面的夹角为θ=37°。两金属杆ab、cd与导轨垂直且良 好接触，并形成闭合回路。cd杆与水平导轨间的动摩擦因数为 μ=0.5，倾斜导轨光滑，导轨电阻不计。ab质量m1=1kg，电阻 R1=1Ω；cd质量m2=2kg，电阻R2=4Ω。整个装置处于磁感应强 度B=2T，方向垂直于倾斜导轨向上的匀强磁场中，ab杆在平行于倾斜导轨的恒力F＝10N作用下向上做匀速运动，cd 杆

2

始终保持静止（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s ）。求：

（1）ab杆匀速运动的速度。

d （2）cd杆受到的摩擦力大小。 B

a

c F

b θ

2.如图所示，平行板电容器两金属板A、B板长L=32cm，两板间距离d=32cm，A板的电势比B板高。电量q=10-10 C，质量m=10-20 kg的带正电的粒子，以初速度v0=2×106 m/s沿电场中心线垂直电场线飞入电场。随后，粒子在O点飞出平行板电容器（速度偏转角为370），并进 入磁场方向垂直纸面向里，且边长为CD=24 cm的正方形匀 强磁场区域。 (sin370=0.6，cos370=0.8,粒子的重力不计) （1）求AB两板的电势差。

（2）粒子穿过磁场区域后打在放置于中心线上的荧光屏CD上，求磁感应强度的范围。

A M

v0 C D

× × ×

O 370 B N × v × ×

4

3．如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个用均匀导体围成的正方形线框abcd，其边长为L，总电阻为R。边界MN的右侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。线框在大小为F的恒力作用下向右运动，其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时，它恰好做匀速运动。在线框进入磁场的过程中，求

（1）线框ab边产生的感应电动势E的大小； （2）线框a、b两点的电势差； M （3）线框中产生的焦耳热。 a d × a × B × d F × × ×

c b c b

N × × ×

4．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为

B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为?。不计空气阻力，重力加速度为g，求

（1）电场强度E的大小和方向； y （2）小球从A点抛出时初速度v0的大小； v0 A （3）A点到x轴的高度h.

M N O θ x 5

高二物理综合练习题参考答案

一选择题 题号 答案 10 BC 1 D 11 AD 2 D 12 AB 3 C 4 C 13 BC 5 B 14 AC 6 A 7 CD 8 BCD 9 BC 二、计算题

1、(1)金属棒ab匀速运动，由平衡条件可得:

F=ILB+m1gsinθ ………………………………①（2分） 由法拉第电磁感应定律可得:

E=BLv ……………………………②（2分） 由闭合电路的欧姆定律可得：

I?

ER1?R2 ………………………………③（2分）

联立①②③式并代入数据可得ab杆匀速运动的速度： v=5m/s …………………………………④（2分） (2)对cd棒进行受力分析，由平衡条件可得：

IBLcosθ=f ………………………………⑤（2分）

联立①⑤式可得cd杆受到的摩擦力大小： f=3.2N …………………………………⑥（2分） 2、解：

(1)带电粒子射出电场时在电场方向上的速度为： vy = v0 tan370 ………………①（2分） vy = at ………………②（2分） 在电场中，由牛顿第二定律可得：

UqE?q?mad ………………③（2分）

在电场中垂直于电场方向上有：

L = v0t …………………④（2分） 联立①②③④可得AB两板的电势差为：

U = 300V ……………………⑤（1分） (2)粒子进入磁场的速度为：

v?v0cos307 ………………………⑥（2分）

带电粒子射出电场时在电场方向上的位移为：

y?12at2 ………………………⑦（2分）

粒子要打在CD板上，当磁感应强度最大时，运动轨迹如图线1所示，设此时的磁感应强度为B1，半径为R1，由几何关系可得：

y = R1+R1cos370………………⑧（2分） 由洛仑兹力提供向心力可得：

mv2qvB1?R1 …………………⑨（1分）

粒子要打在CD板上，当磁感应强度最小时，假设运动轨迹与右边界相切且从CD射出，设此时的半径为R2，由

6

几何关系可得：

CD= R2+ R2sin370…………………⑩（1分）

解得R2＝15cm，又由于R2cos370 =12 cm＝y粒子圆心恰好在CD上，且从D点射出磁场，如图线2所示，假设成立。设此时的磁感应强度为B2。 ………………⑩（1分） 由洛仑兹力提供向心力可得：

mv2qvB2?

R2 …………………⑾（1分）

联立⑥⑦⑧⑨⑩⑾并代入数据可得磁感应强度的范围为：1.7×10-3

T≤B≤3.75×10-3

T…………⑿（1分） 3．（18分）解：（1）线圈匀速进入磁场，有E = BLv0 ………………①（3分）

（2）a、b两点的电势差相当于电源的外电压

Uab?I?34R ………………………………②（3分） E?IR ……………………………③（3分） 联立上面三式得 U3ab?4BLv0 …………………………… （2分） （3）线圈进入磁场区域时线圈中产生的热量

2Q?ERt ……………………………（3分）

线圈进入磁场的运动时间 t?Lv ……………………………（2分） 0联解可得： ……………………………（2分）

4．（12分）解析：（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有 qE?mg分） E?mgq ②（1分） y 电场强度方向竖直向上（1分）

A v0 O/ （2）小球做匀速圆周运动，O′为圆心，MN为弦长，

O M θ ?MO?P??，如图所示。设半径为r，由几何关系知

P N θx L2r?sin? ③ （1分） mv2设小球做圆周运动的速率为v，有qvB?r ④（1分）

由速度的合成与分解知 v0v?cos? ⑤ （1分） 由③④⑤式得vqBL0?2mcot? ⑥ （2分） （3）设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为 vy?v0tan? ⑦（1分）

2q2B2由匀变速直线运动规律 vL2y?2gh ⑧（1分） 由⑥⑦⑧式得 h?8m2g ⑨（2分）

7

① （1

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