《教學(xué)考試》物理命題研究中心
二輪復(fù)習(xí)電學(xué)熱點(diǎn)題組小練習(xí)
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1.(多選)(2015·貴州遵義航天高級中學(xué)最后一模)圖中a、b是兩個(gè)點(diǎn)電荷,它們的電量分別為Q1、Q2,MN是ab連線的中垂線,P是中垂線上的一點(diǎn)。下列哪種情況能使P點(diǎn)場強(qiáng)方向指向MN的左側(cè) ( )
A.Q1、Q2都是正電荷,且Q1<Q2
B.Q1是正電荷,Q2是負(fù)電荷,且Q1>|Q2|
C.Q1是負(fù)電荷,Q2是正電荷,且|Q1|<Q2
D.Q1、Q2都是負(fù)電荷,且|Q1|<|Q2|
2.(多選)(2015·陜西寶雞三檢)如圖所示,一帶電粒子在勻強(qiáng)電場中從A點(diǎn)拋出,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向下,且在B點(diǎn)的速度為粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的最小速度,已知電場方向和粒子運(yùn)動(dòng)軌跡在同一豎直平面內(nèi),粒子的重力和空氣阻力與電場力相比可忽略不計(jì),則 ( )
A.電場方向一定水平向右
B.電場中A點(diǎn)的電勢一定大于B點(diǎn)的電勢
C.從A到B的過程中,粒子的電勢能一定增加
D.從A到B的過程中,粒子的電勢能與機(jī)械能之和一定不變
3.(多選)(2015·安徽肇慶三測)x軸上O點(diǎn)右側(cè)各點(diǎn)的電場方向與x軸方向一致,O點(diǎn)左側(cè)各點(diǎn)的電場方向與x軸方向相反,若規(guī)定向右的方向?yàn)檎较?,x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示,該圖象關(guān)于O點(diǎn)對稱,x1和-x1為x軸上的兩點(diǎn)。下列說法正確的是 ( )
A.O點(diǎn)的電勢最低
B.x1和-x1兩點(diǎn)的電勢相等
C.電子在x1處的電勢能大于在-x1處的電勢能
D.電子從x1處由靜止釋放后,若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),則到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度最大
4.(多選)(2015·濟(jì)南二模)如圖所示,在勻強(qiáng)電場中有六個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E、F,正好構(gòu)成一正六邊形,六邊形邊長為0.1m,所在平面與電場方向平行。點(diǎn)B、C、E的電勢分別為-20V、20V和60V。一帶電粒子從A點(diǎn)以某一速度沿AB方向射出后,經(jīng)過1×10-6s到達(dá)D點(diǎn)。不計(jì)重力。則下列判斷正確的是 ( )
A.粒子帶正電
B.粒子在A點(diǎn)射出時(shí)的速度為5×105m/s
C.粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在D點(diǎn)的電勢能
D.該粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量比值)為7.5× 108C/kg
5.(2015·西安交大附中三模)如圖所示,無限大均勻帶正電薄板豎直放置,其周圍空間的電場可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場。光滑絕緣細(xì)管垂直于板穿過中間小孔,一個(gè)視為質(zhì)點(diǎn)的帶負(fù)電小球在細(xì)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。以小孔為原點(diǎn)建立x軸,規(guī)定x軸正方向?yàn)榧铀俣萢、速度v的正方向,下圖分別表示x軸上各點(diǎn)的電勢φ,小球的加速度a、速度v和動(dòng)能Ek隨x的變化圖象,其中正確的是 ( )
6.(2015·吉林三模)如圖所示,一均勻帶正電絕緣細(xì)圓環(huán)水平固定,環(huán)心為O點(diǎn)。帶正電的小球從O點(diǎn)正上方的A點(diǎn)由靜止釋放,穿過圓環(huán)中心O,并通過關(guān)于O與A點(diǎn)對稱的A′點(diǎn),取O點(diǎn)為重力勢能零點(diǎn)。關(guān)于小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A′點(diǎn)的過程中,小球的加速度a、重力勢能EpG、機(jī)械能E、電勢能EpE隨位置變化的情況,下列說法中正確的是( )
A.從A到O的過程中a一定先增大后減小,從O到A′的過程中a一定先減小后增大
B.從A到O的過程中EpG小于零,從O到A′的過程中EpG大于零
C.從A到O的過程中E隨位移增大均勻減小,從O到A′的過程中E隨位移增大均勻增大
D.從A到O的過程中EpE隨位移增大非均勻增大,從O到A′的過程中EpE隨位移增大非均勻減小
7.(2015·皖南八校三聯(lián))如圖所示,在光滑絕緣水平面上有一半徑為R的圓,AB是一條直徑,空間有勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,方向與水平面平行。在圓上A點(diǎn)有一發(fā)射器,以相同的動(dòng)能平行于水平面沿不同方向發(fā)射帶電量為+q的小球,小球會經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn),在這些點(diǎn)中,經(jīng)過C點(diǎn)的小球動(dòng)能最大,由于發(fā)射時(shí)刻不同時(shí),小球間無相互作用,且∠α=30°,下列說法正確的是 ( )
A.電場的方向垂直AB向上
B.電場的方向垂直AB向下
C.小球在A點(diǎn)垂直電場方向發(fā)射,若恰能落到C點(diǎn),則初動(dòng)能為qER/8
D.小球在A點(diǎn)垂直電場方向發(fā)射,若恰能落到C點(diǎn),則初動(dòng)能為qER/4
8.(多選)(2015·四川新津中學(xué)測試)如圖所示,在足夠長的光滑絕緣水平直線軌道上方的P點(diǎn),固定一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷),從軌道上的A點(diǎn)以初速度v0沿軌道向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方B點(diǎn)時(shí)速度為v。已知點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在A點(diǎn)的電勢為φ(取無窮遠(yuǎn)處電勢為零),P到物塊的重心豎直距離為h,P、A連線與水平軌道的夾角為60°,k為靜電常數(shù),下列說法正確的是 ( )
A.物塊在A點(diǎn)的電勢能EpA=+Qφ
B.物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小為
C.點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場在B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小
1.電阻R與兩個(gè)完全相同的二極管D1和D2連成如圖所示的電路,a、b端加上電壓Uab=10V時(shí),a點(diǎn)的電流為0.01A;當(dāng)Uab=-0.2V時(shí),a點(diǎn)的電流也為0.01A,電阻R的阻值為 ( )
A.1 020ΩB.1 000Ω
C.980ΩD.20Ω
2.(多選)(2015·湖南株洲)巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來準(zhǔn)確檢測大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線路中的強(qiáng)電流,其原理利用了巨磁電阻效應(yīng)。巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增加而急劇減小的特性。如圖所示檢測電路,設(shè)輸電線路電流為I(不是GMR中的電流),GMR為巨磁電阻,R1、R2為定值電阻,已知輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與I成正比,下列有關(guān)說法正確的是 ( )
A.如果I增大,電壓表V1示數(shù)減小,電壓表V2示數(shù)增大
B.如果I增大,電流表A示數(shù)減小,電壓表V1示數(shù)增大
C.如果I減小,電壓表V1示數(shù)增大,電壓表V2示數(shù)增大
D.如果I減小,電流表A示數(shù)減小,電壓表V2示數(shù)減小
3.(2015·山東棗莊期末)在如圖所示的電路中,?、?、?分別表示理想電流表或電壓表,它們的示數(shù)以安或伏為單位。當(dāng)開關(guān)S閉合后,?、?、?三個(gè)表示數(shù)分別為1、2、3時(shí),燈L1、L2均恰好正常發(fā)光。已知燈L1、L2的額定功率為3∶1,則可判斷 ( )
A.?、?、?均為電流表
B.?、?、?均為電壓表
C.?為電流表,?、?均為電壓表
D.?為電壓表,?、?均為電流表
1.(2014·云南一模)如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為L,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定,下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連,彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直,直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場。閉合開關(guān)K后,導(dǎo)體棒中的電流為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí),彈簧伸長量為x1;調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向,導(dǎo)體棒中電流仍為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為 ( )
2.(2015·山西聯(lián)考)如圖所示,一邊長為L、底邊BC的電阻RBC是兩腰AB、AC的電阻RAB、RAC的兩倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,若通以圖示方向的電流,且已知從B端流入的總電流為I,則金屬框受到的總安培力大小為 ( )
3.(多選)(2015·甘肅張掖三診)如圖所示,直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強(qiáng)磁場,比荷相同的兩個(gè)粒子(不計(jì)重力)沿AB方向射入磁場,分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出,則 ( )
A.從P點(diǎn)射出的粒子速度大
B.從Q點(diǎn)射出的粒子速度大
C.從Q點(diǎn)射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長
D.兩個(gè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長
1.(多選)(2014·昆明一中模擬)一導(dǎo)線彎成如圖所示的閉合線圈,以速度v向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直平面向外。線圈總電阻為R,從線圈進(jìn)入磁場開始到完全進(jìn)入磁場為止,下列結(jié)論正確的是( )
A.感應(yīng)電流一直沿順時(shí)針方向
B.線圈受到的安培力先增大,后減小
C.感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值E=Brv
2.(2015·華南師大附中測試)如圖所示,A、B是兩盞完全相同的白熾燈,L是直流電阻不計(jì)、自感系數(shù)很大的自感線圈,如果斷開開關(guān)S1,閉合S2,A、B兩燈都能同樣發(fā)光。如果最初S1是閉合的,S2是斷開的。那么不可能出現(xiàn)的情況是 ( )
A.剛一閉合S2,A燈就亮,而B燈則延遲一段時(shí)間才亮
B.剛閉合S2時(shí),線圈L中的電流為零
C.閉合S2以后,A燈變亮,B燈由亮變暗
D.再斷開S2時(shí),A燈立即熄滅,B燈先亮一下然后熄滅
3.(2015·洛陽一模)如圖所示,矩形線圈處于勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)磁場分別按圖甲、圖乙兩種方式變化時(shí),t0時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的電能及通過線圈某一截面的電荷量分別用W1、W2、q1、q2表示,則下列關(guān)系式正確的是 ( )
A.W1=W2,q1=q2B.W1>W(wǎng)2,q1=q2
C.W1<W2,q1<q2D.W1>W(wǎng)2,q1>q2
4.(多選)(2015·沈陽第二次質(zhì)量監(jiān)測)如圖甲所示,光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長直導(dǎo)線,可以自由移動(dòng)的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線放在桌面上。當(dāng)長直導(dǎo)線中的電流按圖乙所示的規(guī)律變化時(shí)(圖甲中電流所示的方向?yàn)檎较颍?,則 ( )
A.在t2時(shí)刻,矩形導(dǎo)線框內(nèi)沒有電流,線框不受力
B.t1到t2時(shí)間內(nèi),矩形導(dǎo)線框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda
C.t1到t2時(shí)間內(nèi),矩形導(dǎo)線框向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
D.t1到t2時(shí)間內(nèi),矩形導(dǎo)線框受到的磁場力對其做負(fù)功
5.(2015·江西高安中學(xué)模擬)一正三角形導(dǎo)線框ABC(高度為a)從圖示位置沿x軸正向勻速穿過兩勻強(qiáng)磁場區(qū)域。兩磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反、垂直于平面、寬度均為a。下圖反映感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系,以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?。圖象正確的是( )
6.(2015·山師附中質(zhì)檢)如圖所示為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場寬度均為L,距磁場區(qū)域的左側(cè)L處,有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直,現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),規(guī)定:電流沿逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢E為正,磁感線垂直紙面向里時(shí)磁通量Φ的方向?yàn)檎?,外力F向右為正。則以下關(guān)于線框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化的圖象正確的是 ( )
7.如圖甲所示,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30°固定,軌距為L=1m、質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,其阻值忽略不計(jì)??臻g存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T。P、M間接有阻值為R1的定值電阻,Q、N間接變阻箱R0,現(xiàn)從靜止釋放ab,改變變阻箱的阻值R,測得最大速度為vm,得到與的關(guān)系圖線如圖乙所示。若軌道足夠長且電阻不計(jì),重力加速度g取10m/s2。求:
(1)金屬桿的質(zhì)量m和定值電阻的阻值R1;
(2)當(dāng)變阻箱R取4Ω時(shí),且金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的加速度為時(shí),此時(shí)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的速度;
(3)當(dāng)變阻箱R取4Ω時(shí),且金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的速度為時(shí),定值電阻R消耗的電功率。1
1.(多選)(2014·成都龍泉中學(xué)檢測)一交流電流的圖象如圖所示,由圖可知 ( )
A.用電流表測該電流,其示數(shù)為14.1A
B.該交流電流的頻率為50Hz
C.該交流電流通過10Ω的電阻時(shí),電阻消耗的電功率為1 000W
D.該交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=14.1sin628tA
2.(多選)(2015·江西撫州)如圖所示,邊長為L的正方形單匝線圈abcd,電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若線圈從圖示位置開始,以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則以下判斷正確的是 ( )
A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大為Em=BL2ω
3.(2015·海南文昌中學(xué)試題)如圖所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1 000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,原線圈中接一交變電源,交變電源電壓。副線圈中接一電動(dòng)機(jī),電阻為11Ω,電流表A2示數(shù)為1A。電表對電路的影響忽略不計(jì),則 ( )
A.此交流電的頻率為100Hz
C.電流表A1示數(shù)為5A
D.此電動(dòng)機(jī)輸出功率為33W
4.(2015·河北唐山一中年仿真試卷)在勻強(qiáng)磁場中有一不計(jì)電阻的矩形線圈,繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生如圖甲所示的正弦交流電,把該交流電接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端,電壓表和電流表均為理想電表,Rt為熱敏電阻(溫度升高時(shí)其電阻減?。琑為定值電阻。下列說法正確的是 ( )
A.在t=0.01s,穿過該矩形線圈的磁通量為零
B.變壓器原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=36sin50πt(V)
C.Rt處溫度升高時(shí),電壓表V1、V2示數(shù)的比值不變
D.Rt處溫度升高時(shí),電流表的示數(shù)變大,變壓器輸入功率變大
5.地下埋有一根與地表平行的直線電纜,電纜中通有變化的電流,電纜的走向與紙面垂直?,F(xiàn)要在地面上探測電纜的深度及電纜中電流的大小,我們利用試探小線圈(平面圓環(huán))串聯(lián)一只交流電壓表來測量。
(1)假設(shè)某時(shí)刻電纜中的電流方向垂直紙面向里,請?jiān)趫D甲中畫出電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)線。(要求用作圖工具作圖,至少畫出3條磁感應(yīng)線,其中有一條恰與地面相交)
(2)保持試探小線圈平面與紙面垂直,且沿垂直于電纜線方向由P向Q緩緩移動(dòng),觀察電壓表指針偏轉(zhuǎn)角的變化。當(dāng)試探線圈的軸線(與線圈平面垂直)豎直時(shí),線圈移到某一位置A,電壓表的示數(shù)恰好為0;當(dāng)試探線圈的軸線與豎直方向成θ角時(shí),線圈移到某一位置C,電壓表的示數(shù)又恰好為0。在圖中準(zhǔn)確標(biāo)出A點(diǎn)和C點(diǎn)的位置,若A點(diǎn)和C點(diǎn)相距L,求出電纜的深度h。
(3)已知直線電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可表示為B=,式中i為導(dǎo)線中電流,d為考察點(diǎn)到直線電流的距離,k是一已知常數(shù)。設(shè)試探線圈的匝數(shù)為n,圓環(huán)半徑為r,可認(rèn)為試探線圈處的磁場為勻強(qiáng)磁場),當(dāng)試探線圈位于電纜正上方,且其軸線與PQ平行時(shí),測得線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為U,已知電纜中的電流為正弦交變電流,其表達(dá)式為i=Imsinωt,式中ω已知,試求電纜中電流的最大值Im。
1.(2015·安徽淮北一模)在光滑絕緣的水平面上,長為2L的絕緣輕質(zhì)細(xì)桿的兩端各連接一個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B,A球的帶電荷量為+2q,B球的帶電荷量為-3q(可視為質(zhì)點(diǎn),也不考慮兩者間相互作用的庫侖力)?,F(xiàn)讓A處于如圖所示的有界勻強(qiáng)電場區(qū)域MPQN內(nèi),已知虛線MP位于細(xì)桿的中垂線,MP和NQ的距離為4L,勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E,方向水平向右。釋放帶電系統(tǒng),讓A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng)(忽略小球運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的磁場造成的影響)。求:
(1)小球A、B運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度;
(2)帶電系統(tǒng)從開始運(yùn)動(dòng)到速度第一次為零所需的時(shí)間;
(3)帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中,B球電勢能增加的最大值。
2.(2015·安徽馬鞍山三模)如圖甲所示,在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場左側(cè)有一對平行金屬板M、N,兩板間距離也為R,板長為L,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上。置于O1處的粒子發(fā)射源可連續(xù)以速度v0沿兩板的中線O1O2發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計(jì)粒子重力),MN兩板不加電壓時(shí),粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從圓心O的正下方P點(diǎn)離開磁場;若在M、N板間加如圖乙所示交變電壓UMN,交變電壓的周期為,t=0時(shí)刻入射的粒子恰好貼著N板右側(cè)射出。求:
(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;
(2)交變電壓U0的值;
(3)若粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長、最短時(shí)間分別為t1、t2,則它們的差值Δt為多大?
(1)a點(diǎn)到A點(diǎn)的距離;
(2)電場強(qiáng)度E的取值在什么范圍內(nèi)時(shí)粒子能從右側(cè)磁場的上邊緣CC1間離開;
(3)改變中間區(qū)域的電場方向和場強(qiáng)大小,粒子可從D點(diǎn)射出,粒子在左右兩側(cè)磁場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間是多少?
參考答案及解題提示
一、靜電場問題
1.AC 【解析】當(dāng)兩點(diǎn)電荷均為正電荷時(shí),若電荷量相等,則它們在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿MN背離N方向。當(dāng)Q1<Q2時(shí),則b點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度比a點(diǎn)強(qiáng),所以電場強(qiáng)度合成后,方向偏向MN左側(cè),A項(xiàng)正確;當(dāng)Q1是正電荷,Q2是負(fù)電荷時(shí),b點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿Pb方向,而a點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿aP連線方向,則合電場強(qiáng)度方向偏向MN右側(cè),仍偏右,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)Q1是負(fù)電荷,Q2是正電荷時(shí),b點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿bP連線方向,而a點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿Pa連線方向,則合電場強(qiáng)度方向偏向MN左側(cè),C項(xiàng)正確;當(dāng)Q1、Q2是負(fù)電荷時(shí),b點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿bP連線指向b點(diǎn),而a點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿aP連線指向a點(diǎn),由于|Q1|<|Q2|,則合電場強(qiáng)度方向偏向MN右側(cè),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.CD 【解析】由于帶電粒子在B點(diǎn)速度豎直向下而且最小,由于只受電場力,說明電場力方向偏向右下方,同時(shí)也說明了拋出速度不是水平的,不知粒子帶電的電性,所以無法判斷電場方向,也不能確定A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢的高低,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;從A到B的過程中,電場力對小球做負(fù)功,小球的電勢能增大,故C項(xiàng)正確;從A到B的過程中,帶電粒子重力不計(jì),只有電場力做負(fù)功,動(dòng)能減小,電勢能增加,粒子的電勢能與機(jī)械能總和保持不變,故D項(xiàng)正確。
3.BD 【解析】從圖象可以看出,電場強(qiáng)度的大小和方向都沿x軸對稱分布,沿著電場強(qiáng)度的方向,電勢一定降低,故根據(jù)其電場強(qiáng)度E隨x變化的圖象容易判斷,O點(diǎn)的電勢最高,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于x1和-x1兩點(diǎn)關(guān)于x軸對稱,且電場強(qiáng)度的大小也相等,故從O點(diǎn)到x1和從O點(diǎn)到-x1電勢降落相等,故x1和-x1兩點(diǎn)的電勢相等,B項(xiàng)正確;x1和-x1兩點(diǎn)的電勢相等,電子在x1處的電勢能等于在-x1處的電勢能,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電子從x1處由靜止釋放后,若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)的電勢最高,電子在O點(diǎn)電勢能最小,所以動(dòng)能最大,速度最大,D項(xiàng)正確。
6.D 【解析】小球運(yùn)動(dòng)過程的示意圖如圖所示,圓環(huán)中心的場強(qiáng)為零,無窮遠(yuǎn)處場強(qiáng)也為零,則小球從A到圓環(huán)中心的過程中,場強(qiáng)可能先增大后減小,也可能一直減小,則小球所受的電場力可能先增大后減小,方向豎直向上,也可能一直減小方向向上,由牛頓第二定律得知,重力不變,則加速度可能先減小后增大,也可能一直增大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;小球從A到圓環(huán)中心的過程中,重力勢能EpG=mgh,小球穿過圓環(huán)后,EpG=-mgh,B項(xiàng)錯(cuò)誤;小球從A到圓環(huán)中心的過程中,電場為非勻強(qiáng)電場,電場力做負(fù)功但不是均勻變化的,機(jī)械能減小,但不是均勻減小,小球穿過圓環(huán)后,同理,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于圓環(huán)所產(chǎn)生的是非勻強(qiáng)電場,小球下落的過程中,電場力做功與下落的高度之間是非線性關(guān)系,電勢能變化與下落高度之間也是非線性關(guān)系,故D項(xiàng)正確。
8.BD 【解析】因A點(diǎn)的電勢為φ,則物塊在A點(diǎn)的電勢能EpA=+qφ,A項(xiàng)錯(cuò)誤;PA之間的庫侖力為,則物塊在A點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小為,B項(xiàng)正確;點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場在B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由能量守恒關(guān)系可知,解得,D項(xiàng)正確。
二、恒定電流
2.AD 【解析】如果I↑,輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B↑,GMR電阻值RG↓,回路中電流I總↑,電流表A示數(shù)↑,電壓表V1示數(shù)↓=E-I總↑·r,電壓表V2示數(shù)↑=I總↑·R2,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果I↓,輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,GMR電阻值RG↑,回路中電流I總↓,電流表A示數(shù)↓,電壓表V1示數(shù)↑=E-I總↓·r,電壓表V2示數(shù)↓=I總↓·R2,D項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.D 【解析】若三個(gè)電表都是電流表,則兩個(gè)燈泡都被短路了;若三個(gè)電表都是電壓表,則兩燈都不能正常工作,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;若?為電流表,?、?均為電壓表,這時(shí)流過兩燈的電流相同,L1和L2兩燈的電壓之比為1∶3,則兩燈的額定功率之比為1∶3,不符合題中的條件,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若?為電壓表,?、?均為電流表,則L1和L2燈的電壓相同,電流之比為3∶1,那么兩燈的功率之比為3∶1,D項(xiàng)正確。
三、磁場
2.B 【解析】由題意可知,電阻RAB、RAC之間串聯(lián)后與RBC并聯(lián),由串并聯(lián)知識可知,通過BC與從B經(jīng)過A到C的電流相等,均為;根據(jù)左手定則可知,各段受到的安培力如圖(1)所示,再對正三角形金屬框受力分析,如圖(2)所示,根據(jù)力的平行四邊形定則和幾何關(guān)系有:AB、AC兩邊受到的安培力的夾角為120°,因此三個(gè)力受到的安培力之和為,故B項(xiàng)正確。
四、電磁感應(yīng)
2.A 【解析】如圖所示,原來開關(guān)S1是閉合的,如果開關(guān)S2突然閉合,線圈中的電流突然增大,所以它會產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢,此時(shí)相當(dāng)于線圈斷路,電阻很大,所以燈A、B都同時(shí)發(fā)光,但等一段時(shí)間后,線圈的電阻會逐漸變小,所以燈B會逐漸變暗,最后因短路而熄滅,所以A項(xiàng)是不可能出現(xiàn)的;剛閉合S2時(shí),線圈的電阻相當(dāng)于無限大,故此時(shí)線圈L中的電流可以認(rèn)為是零,B項(xiàng)正確;閉合S2以后,A燈變亮,B燈由亮變暗,C項(xiàng)正確;再斷開S2時(shí),A燈因?yàn)闆]有了電流而立即熄滅,B燈與線圈組成的閉合電路會因?yàn)榫€圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢而先亮一下然后熄滅,故D項(xiàng)正確,所以該題選A。
4.BD 【解析】在t2時(shí)刻,線框內(nèi)磁通量的變化率最大,感應(yīng)電流最大,長直導(dǎo)線在此時(shí)電流為零,線框不受力,A項(xiàng)錯(cuò)誤;t1到t2時(shí)間內(nèi),矩形導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量是向里且減少的,電流的方向?yàn)閍bcda,B項(xiàng)正確;t1到t2時(shí)間內(nèi),矩形導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量是減少的,應(yīng)該受到向左的引力,該引力是變力,向右做變減速直線運(yùn)動(dòng),矩形導(dǎo)線框受到的磁場力對其做負(fù)功,D項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.A 【解析】在x軸上,在0~a范圍,線框穿過左側(cè)磁場,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為正值。在a~2a范圍內(nèi),線框穿過兩磁場分界線時(shí),BC、AC邊在右側(cè)磁場中切割磁感線,有效切割長度逐漸增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1增大,AC邊在左側(cè)磁場中切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2不變,兩個(gè)電動(dòng)勢串聯(lián),總電動(dòng)勢E=E1+E2增大,同時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,為負(fù)值。在2a~3a范圍內(nèi),線框穿過左側(cè)磁場時(shí),根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為正值。
7.(1)0.1kg 1Ω (2)0.8m/s (3)0.16W
五、交流電
1.CD 【解析】根據(jù)圖象知交流電的有效值為10A,則電流表示數(shù)為有效值10A,A項(xiàng)錯(cuò)誤;周期T=0.01s,頻率為100Hz,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過10Ω的電阻,電功率P=I2R=1 000W,C項(xiàng)正確;瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imsinωt=14.1sin200πtA=14.1sin628tA,故D項(xiàng)正確。
【解析】(1)如圖所示。
(2)A、C的位置如圖所示,可得h=Lcotθ。
穿過試探線圈的磁通量Φ=BS=Bπr2
六、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)
【解析】(1)帶電系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)后,先向右加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)B進(jìn)入電場區(qū)時(shí),開始做減速運(yùn)動(dòng)。故在B剛進(jìn)入電場時(shí),系統(tǒng)具有最大速度.設(shè)B進(jìn)入電場前的過程中,系統(tǒng)的加速度為a1,由牛頓第二定律2Eq=2ma1。B剛進(jìn)入電場時(shí),系統(tǒng)的速度為vm,由,可得。
(3)當(dāng)帶電系統(tǒng)速度第一次為零,即A恰好到達(dá)右邊界NQ時(shí),B克服電場力做的功最多,B增加的電勢能最多,此時(shí)B的位置在PQ的中點(diǎn)處,所以B電勢增加的最大值ΔW1=3Eq×2L=6EqL。
【解析】(1)當(dāng)UMN=0時(shí)粒子沿O2O方向射入磁場軌跡如圖甲,設(shè)其半徑為R1。
由幾何關(guān)系得R1=R
(2)在t=0時(shí)刻入射的粒子滿足
由幾何知識可知四邊形QOPO4為菱形,故α=120°
由幾何知識可知SOPO5為菱形,故β=60°
【解析】(1)粒子在金屬板電場加速時(shí)
粒子在左側(cè)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),有
(2)如圖甲所示,粒子在右側(cè)磁場中沿半徑為Rn和Rm的兩臨界軌道從上邊緣CC1離開磁場時(shí),有
粒子在中間電場運(yùn)動(dòng)時(shí)
由①⑤⑦⑧⑨⑩式解得
必須改變中間區(qū)域的電場方向并取定電場E的某一恰當(dāng)確定數(shù)值,粒子才能沿如圖乙所示的軌跡從D點(diǎn)射出。