电磁综合测试题_电磁效应综合测试题

2020-02-27 其他范文下载本文

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电磁综合测试题

（满分120分、考试时间90分钟）

一．选择题（本题共8小题。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。）

1．如图1所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下

列判断中正确的是

A．金属环在下落过程中的机械能守恒

B．金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量

C．金属环的机械能先减小后增大

图

D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力．

2．**调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图2所示．线

圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动

滑动触头P 就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为

交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接

图恒压交流电源，变压器可视为理想变压器

A.当动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大

B.当动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大

C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小，电压表读数变大

D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大，电压表读数变小

3．**(改编)超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮

起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具．其

推进原理可以简化为如图3所示的模型：在水平面上相距L的两根平行

图直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个

磁场的宽都是l，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动．这时跨在两导轨间的长为L宽为l的金属框abcd（悬浮在导轨上方）在磁场力作用下也将会向右运动．设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，则金属框的最大速度可表示为22A．vm= fR/2BLB．vm=fR/4BL

22222222C．vm=(4BLv－fR)/4BLD．vm=(2BLv＋fR)/2BL

4.* *如图4所示，金属线框abcd置于光滑水平桌面上，其右方存在一个有理想边界的方向竖直向下的矩形匀强磁场区,磁场宽度大于线圈宽度。金属线框在水平恒力F作用下向右运动，ab边始终保持与磁场边界平行。ab边进入磁场时线框恰好能做匀速运动。则下列说法中正确的是

A.线框进入磁场过程，F做的功大于线框内增加的内能

B.线框完全处于磁场中的阶段，F做的功大于线框动能的增加量

C.线框穿出磁场过程中，F做的功等于线框中增加的内能

D.线框穿出磁场过程中，F做的功小于线框中增加的内能图

45．**如图5所示，一宽为40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为 20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s，通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场时刻t＝0时，则下图中能正确反映感应电流强度随时间变化规律的是

图

56．**(改编)如图6所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图7所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则在下列时刻

A、t1时刻N＞G，P有收缩的趋势． B、t2时刻N＝G，此时穿过P的磁通量最大．

C、t3时刻N＝G，此时P中无感应电流．

D、t4时刻N＜G，此时穿过P的磁通量最小．图a

图6

7．***如图8所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是

A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动 B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动 C．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈 D．从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈

8．**某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用．他将一条形磁铁放在转盘上，如图9甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致．经过操作，该同学在计算机上得到了如图9乙所示的图像．该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时．按照这种

猜测

图9

A、在t = 0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化． B、在t = 0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化． C、在t = 0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值． D、在t = 0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值．

二．填空题（本题有2道小题，把答案填在题目的横线上.）

△ф

9.学了法拉第电磁感应定律E∝ 后，为了定量验证感应电动势E与时间△t成反比，某小组同学设

△t计了如图11所示的一个实验装置：线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁铁和挡光片固定在运动的小车上。每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间△t，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E。利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间△t。在一次实验中得到的数据如下表：

次数2 3 4 5 6 7 8

E/V 0.116 0.136 0.170 0.191 0.215 0.277 0.292 0.329

3△t/×10s 8.206 7.486 6.286 5.614 5.340 4.462 3.980 3.646

（1）观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的△t时间内，磁铁相对线圈运动的距离都_______(选填“相同”或“不同”)，从而实现了控制________不变；

（2）在得到上述表格中的数据之后，为了验证E与△t成反比，他们想出两种办法处理数据：第一种是计算法：算出___________，若该数据基本相等，则验证了E与△t成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作___________关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与△t成反比。

10．物理兴趣小组的同学发现不同的变压器，它们的初级线圈和次级线圈的匝数都不一样，于是他们提出了一个这样的探究问题：是不是变压器的输出电压与变压器的匝数有关呢？为了验证自己的猜想，他们进行了以下的探究实验：

实验器材有：可拆变压器（即初级线圈、次级线圈匝数都可改变），交流电流表，学生电源（可输出低压交流电）其实验原理图如图12所示，每次实验后每同时改变依次初级线圈、次级线圈的匝数，并将每次实验时初级线圈、次级线圈的匝

图1

2图1

1数记录在表格中，同时将每次初级线圈的输入电压、次级线圈的输出电压也记录在下表中：

比并填入表中

（2）通过以上实验的数据分析，得出相应的规律：

三．计算题（本题共3道小题．解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤．只写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．）

11．**如图13（甲）所示，平行的光滑金属导轨PQ和MN与水平方向的夹角α=30º，导轨间距l=0.1米，导轨上端用一电阻R相连。磁感强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面向上，导轨足够长且电阻不计。一电阻r=1Ω的金属棒静止搁在导轨的底端，金属棒在平行于导轨平面的恒力F作用下沿导轨向上运动，电压表稳定后的读数U与恒力F大小的关系如图13（乙）所示。（1）电压表读数稳定前金属棒做什么运动？（2）金属棒的质量m和电阻R的值各是多少？

（3）如金属棒以2m/s2的加速度从静止起沿导轨向上做匀加速运动，请写出F随时间变化的表达式。

N）

（甲）（乙）

图1

312．随着越来越高的摩天大楼在各地的落成，至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用了．这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这样这些钢索会由于承受不了自身的重量，还没有挂电梯就会被扯断．为此，科学技术人员正在研究用磁动力来解决这个问题．如图14所示就是一种磁动力电梯的模拟机，即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2，且B1和B2的方向相反，大小相等，即B1= B2=1T,两磁场始终竖直向上作匀速运动．电梯桥厢固定在如图所示的一个用超导材料制成的金属框abcd内（电梯桥厢在图中未画出），并且与之绝缘．电梯载人时的总质量为5×103kg，所受阻力f=500N，金属框垂直轨道的边长Lcd =2m，两磁场的宽度均与

－

金属框的边长Lac相同，金属框整个回路的电阻R=9.5×104Ω，假如设计要求电梯以v1=10m/s的速度向上匀速运动，那么，（1）磁场向上运动速度v0应该为多大？

（2）在电梯向上作匀速运动时，为维持它的运动，外界必须提供能量，那么这些能

量是由谁提供的？此时系统的效率为多少？

图1

413.如图15所示，光滑斜面的倾角= 30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1 = l m，bc边的边长l2= 0.6 m，线框的质量m = 1 kg，电阻R = 0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M = 2 kg，斜面上ef线（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B = 0.5 T，如果线框从静止

开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s = 11.4 m，（取g = 10.4m/s），求：（1）线框进入磁场前重物M的加速度；（2）线框进入磁场时匀速运动的速度v；

（3）ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；

（4）ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热。

电磁综合测试题答案

1.B 2．A、D 3．C． 4.D 5．C 6．AB 7.A、C 8．A C

9.（1）相同，磁通量的变化量（2）感应电动势E和挡光时间△t的乘积；感应电动势E与挡光时间△t的倒数。图1 10.（1）从实验数据可得出：每次实验所用的初级线圈与次级的匝数比为2：1，在实验误差范围内，及初级线圈的输入电压与次级线圈的输出电压之比也为2：1（2）结论是：在变压器中初级线圈、次线圈两端的电压之比等于这两个线圈的匝数之比，即：

U1n

1U2n2

11．解析：

（1）做加速度减小的变加速运动，最后做匀速直线运动

（2）由图可知，当F>1N时，开始产生电压，由力的平衡得： mgsin30º=F=1N 解得金属棒的质量m=0.2Kg 当达到平衡时I=U=

UU，F= mgsin30º+BLRR

RmgRR

F－sin30º 由图像可知：＝10R=1Ω

BLBLBL

BLVB2L2V

（3）棒的速度：Vt＝at；I=FA=F-FA-mgsin30º =ma 得：F=1.4+0.01t

Rr,Rr

12．解析：（1）当电梯向上用匀速运动时，金属框中感应电流大小为I金属框所受安培力F2B1ILcd②

安培力大小与重力和阻力之和相等，所以Fmgf ③由①②③式求得：v0=13m/s.（2）运动时电梯向上运动的能量由磁场提供的．

2B1Lcd(v0v1)

①

磁场提供的能量分为两部分，一部分转变为金属框的内能，另一部分克服电梯的重力和阻力做功．当电梯向上作匀速运动时，金属框中感应电流由①得：I =1.26×104A 金属框中的焦耳热功率为：P1 = I2R =1.51×105W而电梯的有用功率为：P2 = mgv1=5×105W阻力的功率为：P3 = f v1=5×103W从而系统的机械效率=

100％ =76.2％

P1P2P3

13.解析：本题考查牛顿第二定律及法拉第电磁感应定律。

（1）线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力FT，斜面的支持力和线框重力，重物M受到重力和拉力FT。对线框，由牛顿第二定律得FT – mg sinα= ma.Mgmgsin2

=5m/s

Mm

（2）因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动所以重物受力平衡Mg = FT′，线框abcd受力平衡FT′= mg sinα+ FA

ab边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E = Bl1v

联立解得线框进入磁场前重物M的加速度a形成的感应电流I

EBl1v



受到的安培力FABIl1