“電與磁”綜合練習(xí)題

一、單項(xiàng)選擇題

1.有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，電子電量為e，此時(shí)電子的定向移動(dòng)速度為v，在△t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為

A.nvs/△t

B.nv△t

C.I△t/e

D.I△t/(Se)

2.如右圖所示，滑線變阻器與另外兩個(gè)電阻的阻值相等，現(xiàn)連成三角形接入電路中，當(dāng)滑線變阻器的滑片P由b向c移動(dòng)過(guò)程中，兩個(gè)電表示數(shù)的變化情況為：

A.電壓表的示數(shù)先增大后減小

B.電壓表示數(shù)先減小后增大

C.電流表示數(shù)始終增大

D.電流表示數(shù)先減小后增大

3.宇宙中存在著大量的射線，其中有許多都是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，如電子、質(zhì)子、氦原子核等。我們生活的地球表面上每時(shí)每刻都會(huì)接受到大量的宇宙射線，但是由于地球磁場(chǎng)的存在，可以使這些宇宙射線中大多數(shù)射線粒子改變其運(yùn)動(dòng)方向而不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來(lái)，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將向什么方向偏轉(zhuǎn)

A.向東

B.向南

C.向西

D.向北

4.20世紀(jì)50年代，科學(xué)家提出了地磁場(chǎng)的“電磁感應(yīng)學(xué)說(shuō)”，認(rèn)為當(dāng)太陽(yáng)強(qiáng)烈活動(dòng)影響地球而引起磁暴時(shí)，磁暴在外地核中感應(yīng)產(chǎn)生衰減時(shí)間較長(zhǎng)的電流，此電流產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。連續(xù)的磁暴作用可維持地磁場(chǎng)。則外地核中的電流方向?yàn)椋ǖ卮艌?chǎng)N極與S極在地球表面的連線稱為磁子午線）

A.垂直磁子午線由西向東

B.垂直磁子午線由東向西

C.沿磁子午線由南向北

D.沿磁子午線由北向南

5.吉他以其獨(dú)特的魅力吸引了眾多音樂(lè)愛(ài)好者，電吉他與普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安裝了一種叫做“拾音器”的裝置，能將琴弦的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)擴(kuò)音器放大，再經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器就能播出優(yōu)美音樂(lè)聲。如圖是拾音器的結(jié)構(gòu)示意圖，多匝線圈置于永久磁鐵與鋼制的琴弦（電吉他不能使用尼龍弦）之間，當(dāng)弦沿著線圈振動(dòng)時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。關(guān)于感應(yīng)電流，以下說(shuō)法正確的是

A.琴弦振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的

B.琴弦振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小變化，方向不變

C.琴弦振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，方向變化

D.琴弦振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小和方向都會(huì)發(fā)生變化

6.如圖所示，正方形導(dǎo)線框abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=10cm，線框平面位于豎直面內(nèi)，上下兩邊處于水平狀態(tài)。當(dāng)它從某高處落下時(shí)通過(guò)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由于安培力的作用使得線框恰能勻速運(yùn)動(dòng)。已知磁場(chǎng)的寬度h=4L，線框剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度v₀=2.5m/s。那么若以向下為力的正方向，則線框通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中所受安培力的圖象是以下四圖中的

7.如圖所示，將一個(gè)正方形導(dǎo)線框ABCD置于一個(gè)范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與其平面垂直?，F(xiàn)在AB、CD的中點(diǎn)處連接一個(gè)電容器，其上、下極板分別為a、b，讓勻強(qiáng)磁場(chǎng)以某一速度水平向右勻速移動(dòng)，則

A.ABCD回路中可能要產(chǎn)生感應(yīng)電流

B.A與D、B與C間沒(méi)有電勢(shì)差

C.電容器a、b兩板分別帶上正電和負(fù)電

D.電容器a、b兩板分別帶上負(fù)電和正電

8.沿曲線dpa打到屏MN上的a點(diǎn)，通過(guò)pa段用時(shí)為I₂若該微粒經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，與一個(gè)靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個(gè)新微粒，最終打到屏MN上。兩個(gè)微粒所受重力均忽略。新微粒運(yùn)動(dòng)的

A.軌跡為pb，至屏幕的時(shí)間將小于t

B.軌跡為pc，至屏幕的時(shí)間將大于t

C.軌跡為pb，至屏幕的時(shí)間將等于t

D.軌跡為pa，至屏幕的時(shí)間將大于t

二、多項(xiàng)選擇題

9.如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長(zhǎng)導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場(chǎng)，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t=0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說(shuō)法正確的是

A.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上做機(jī)械振動(dòng)

B.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動(dòng)

C.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小

D.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小

10.如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R₁為光敏電阻，R₂為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是

A.當(dāng)有光照射R₁時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓

B.當(dāng)有光照射R₁時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次

D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次

11.如圖所示，光滑的矩形金屬框架中串入一只電容器，金屬棒ab在外力作用下向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離后突然停止，金屬棒停止運(yùn)動(dòng)后不再受該系統(tǒng)以外其他力的作用，框架足夠長(zhǎng)，框架平面水平，則以后金屬棒運(yùn)動(dòng)情況不可能是

A.向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)

B.先向右勻加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)

C.在某一位置附近振動(dòng)

D.向右先做加速度變小的加速運(yùn)動(dòng)，后又做勻速運(yùn)動(dòng)

12.兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度V1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以速度V2向下勻速運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。以下說(shuō)法正確的是

A.ab桿所受拉力F的大小為μmg+B²L²V₁/2R

B.cd桿所受摩擦力為零

C.路中的電流強(qiáng)度為BL（V₁+V₂）/2R

D.μ與V₁大小的關(guān)系為μ=2Rmg/B²L²V₁

三、實(shí)驗(yàn)題

13.電子技術(shù)興趣小組為了研究某種二極管的特性，用如圖所示的電路測(cè)定該元件的伏安特性線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電源反接時(shí)，電路中無(wú)電流，當(dāng)正向電壓較小時(shí)也無(wú)電流，記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。

(1)請(qǐng)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法在所給的坐標(biāo)紙上作出這個(gè)二極管的U-I圖線；

（2）若電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻不計(jì)。當(dāng)電流表示數(shù)為12.0mA時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為Ω。

14.聽(tīng)說(shuō)水果也能做電池，某興趣小組的同學(xué)用一個(gè)檸檬作為電源，接了如右圖所示電路。電路中R是可變電阻箱，其阻值可調(diào)且可讀出其接入電路中電阻的大小。他們多次改變電阻箱的電阻值，記錄下相應(yīng)的電流表示數(shù)，算出電流的倒數(shù)，數(shù)據(jù)填在圖二的表中

（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在下圖中畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)的R-1/I關(guān)系圖線

（2）利用圖線可求出該檸檬電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)___________V，內(nèi)阻為_(kāi)_________Ω。

（3）完成實(shí)驗(yàn)后，該興趣小組的同學(xué)初步得出了水果作為電池不實(shí)用的物理原因是：

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15.某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示。測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為零；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。

現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。

(1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在上面方框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖。

（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m。

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（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。

四、計(jì)算題

16.如圖所示為一測(cè)速計(jì)原理圖，其基本原理是把速度這一力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)頭P與某運(yùn)動(dòng)物體相連，當(dāng)P勻速滑動(dòng)時(shí)，電流表有一定的電流通過(guò)，從電流表示數(shù)可得運(yùn)動(dòng)物體速度，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=4V，內(nèi)阻r=10Ω，AB為粗細(xì)均勻的電阻絲，其阻值為R=30Ω，長(zhǎng)度L=30cm，電容器的電容C=50μF，今測(cè)得電流表示數(shù)為0.05mA，方向由b流向a，試求運(yùn)動(dòng)物體的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向（通過(guò)電阻絲上的電流遠(yuǎn)大于電容器的充放電電流）。

17.目前世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫做磁流體發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)與一般發(fā)電機(jī)不同，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，它的發(fā)電原理是：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而整體來(lái)說(shuō)呈中性）噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中A、B兩平行金屬板上會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。設(shè)AB兩平行板的面積為S，彼此相距L，等離子體氣體的導(dǎo)電率為G（即電阻率ρ的倒數(shù)）噴入速度為v，板間磁感應(yīng)強(qiáng)度B與氣流方向垂直，與板相連的電阻的阻值為R。問(wèn)流過(guò)R的電流I為多少？

18.一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”。這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱為“載流子”，每個(gè)載流子的電荷量大小為1元電荷，即q=1.6×10^-19C?；魻栐谧詣?dòng)檢測(cè)、控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)中用來(lái)測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來(lái)檢測(cè)電梯門(mén)是否關(guān)閉以自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等。在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10^-2m、長(zhǎng)bc=L=4.0×10^-2m、厚h=1×10^-3m，水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc方向通有I=3.0A的電流，如圖所示，沿寬度產(chǎn)生1.0×10^-5V的橫向電壓。

（1）假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢(shì)較高？

（2）薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率是多少？

19.如圖所示，空間存在著一個(gè)范圍足夠大的豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小為B=0.6T。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.5m的正方形金屬框abcd(以下簡(jiǎn)稱方框)被固定在光滑的絕緣水平面上，其外側(cè)套著一個(gè)質(zhì)量為m=0.4kg、與方框邊長(zhǎng)相同U型金屬框架MNPQ（以下簡(jiǎn)稱U型框），U型框與方框之間接觸良好且無(wú)摩擦。NP、bc、ad三邊的電阻均為r=0.2Ω，其余部分電阻不計(jì)。U型框從圖示位置開(kāi)始以初速度v0=1.2m/s向右以a=-1.5m/s2作勻變速運(yùn)動(dòng)。問(wèn)：

（1）開(kāi)始時(shí)流過(guò)U型框的電流大小和方向如何？

（2）開(kāi)始時(shí)方框上ad邊的熱功率多大？

（3）當(dāng)U型框NP邊與方框bc邊間的距離為0.29m時(shí)作用在U型框上的外力大小為多少？

20.如圖a所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)半徑為r=0.1m的有20匝的線圈套在輻向形永久磁鐵框槽中，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布［其右視圖如圖（b）］。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2T。線圈的電阻為2Ω，它的引出線接有8Ω的電珠L(zhǎng)，外力推動(dòng)線圈的P端，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)電珠。當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖c如示時(shí)（x取向右為正）：

（1）試畫(huà)出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象［在圖（b）中取逆時(shí)針電流為正］。

（2）求每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的作用力。

（3）求該發(fā)電機(jī)的功率。（摩擦等損耗不計(jì)）

參考答案

1.C2.A3.A4.B5.D6.B

7.D8.D9.AD10.BD11.ABC12.AD

13.（1）如下圖

（2）333

14.（1）如下圖所示

（2）ε=（0.75-1.2）V(9000—11000)Ω

(3)電源內(nèi)阻過(guò)大

15.（1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示。

（2）測(cè)量步驟與結(jié)果：

①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。

②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₀。

③將待測(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₁。

由U₀=km₀g，得k=U₀/m₀g，

測(cè)得U=kmg，所以m=m₀U/U₀.

(3)①可能因?yàn)槟撤N原因（如電源電壓、滑動(dòng)變阻器的阻值等），使轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)輸出電壓調(diào)不到零。

②可能待測(cè)物體的質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器的量程。

16.v=0.1m/s，物體的運(yùn)動(dòng)方向向右

17.GSBLv/GSR+L

18.（1）根據(jù)左手定則可確定b端電勢(shì)高。

（2）6.7×10^-4m/s

19.（1）=1.2A方向Q→P→N→M

（2）0.072W

（3）當(dāng)它向右經(jīng)過(guò)此位置時(shí)，有0.33N

當(dāng)U型框向左經(jīng)過(guò)此位置時(shí)，有0.87N

20.（1）如下圖

（2）由于線圈每次運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以每次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中推力必須等于安培力。

F_推=F_安=InLB=In(2πr)B=0.5N

（3）發(fā)電機(jī)的輸出功率即燈的電功率

P=I²R₂=（0.2）2×8W=0.32W

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文