江苏省盐城市射阳二中2017届高三上学期同步练习物理试卷（5） 18页

2016-2017 学年江苏省盐城市射阳二中高三（上）同步练习物理试 卷（5） 　 一、常见的磁场 1．在三维直角坐标系中，电子沿 y 轴正方向运动，如图所示，由于电子的运动产 生的磁场在 a 点的方向是（　　） A．+x 方向 B．﹣x 方向C．+z 方向 D．﹣z 方向 2．如图所示为两同心圆环，当有一匀强磁场垂直穿过 A 环面时，A 环面磁通量为 φ1，此时 B 环磁通量为 φ2．若将其匀强磁场改为一条形磁铁，垂直穿过 A 环面， 此时 A 环面的磁通量为 φ3，B 环面磁通量为 φ4，有关磁通量的大小说法正确的是 （　　） A．φ1＜φ2 B．φ1=φ2 C．φ3＞φ4 D．φ3＜φ4 3．如图所示，两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁 场力大小变为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变为（　　） A．F2 B．F1﹣F2 C．F1+F2 D．2F1﹣F2 4．如图所示，一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行， 能使磁针 N 极转向读者，那么这束带电粒子可能是（　　） A．向右飞的正离子 B．向左飞的负离子 C．向右飞的负离子 D．向左飞的正离子 5．如图所示，a、b 两根垂直纸面的导体通以大小相等的电流，两导线旁有一点 P，P 点到 a、b 距离相等，要使 P 处磁场方向向右，则 a、b 中电流方向为 （　　） A．都向外 B．都向里 C．a 中电流向外，b 中电流向里 D．a 中电流向里，b 中电流向外 6．有一矩形线圈，面积为 S，匝数为 n，将它置于匀强磁场中，且使线圈平面与 磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为 φ，则该匀强磁场的磁感应强度大小为 （　　） A． B． C． D．无法判断 7．如图所示，一面积为 S 的长方形线圈有一半处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 这时穿过线圈的磁通量为　　，当线圈从图中位置转过 60°的瞬间，穿过线圈的磁 通量为　　，当线圈从图中位置转过 90°过程中穿过这个线圈的磁通量改变了　　， 当线圈从图中位置转过 180°过程中穿过这个线圈的磁通量改变了　　． 8．如图所示，单匝线圈 abcd，ab=50cm，bc=20cm，在匀强磁场中，B=10﹣2T，线 圈平面与磁感线垂直，当线圈绕 OO′轴转 90°后，通过线圈的磁通量变化量△φ1=　　 Wb．当线圈转过 180°后，磁通量的变化量△φ2=　　Wb． 9．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩 形线圈，匝数 n=10，线圈的水平边长为 L，处于匀强磁场内，磁感应强度 B 的方 向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电 流反向，大小不变．这时需要在左盘中增加质量为 m 的砝码，才能使两臂重新平 衡． （1）导出用已知量和可测量 n、m、L、I 计算 B 的表达式； （2）当 L=10.0cm，I=0.10A，m=8.78g 时，磁感应强度是多少？（取 2 位有效数字） 　 二、《测定电池的电动势和内阻》 10．在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表 的内阻分别为 0.1Ω 和 1kΩ，图甲和图乙分别为实验原理图及所需的元器件图． （1）试在图乙中画出连线，将器件按图甲的原理图连接成实验电路． I（A） 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U（V） 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 （2）一位同学记录的 6 组数据见表，试根据这些数据在图丙中画出 U﹣I 图线，根 据图象读出电池的电动势 E=　　V．根据图象求出电池内阻 r=　　Ω． 11．在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下 列哪些仪器．可以达到测定目的（　　） A．一只电流表和一只滑动变阻器 B．一只电流表和一只电压表 C．一只电流表和一只电阻箱 D．一只电压表和一只电阻箱 12．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： A．干电池 E（电动势约为 1.5V、内电阻大约为 1.0Ω） B．电压表 V（0～15V） C．电流表 A（0～0.6A、内阻 0.1Ω） D．电流表 G（满偏电流 3mA、内阻 Rg=10Ω） E．滑动变阻器 R1（0～10Ω、10A） F．滑动变阻器 R2（0～100Ω、1A） G．定值电阻 R3=990Ω H．开关、导线若干 （1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是　　（填写 “R1”或“R2”）； （2）请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号 （3）图示为某一同学根据他设计的实验，绘出的 I1﹣I2 图线（I1 为电流表 G 的示 数，I2 为电流表 A 的示数），由图线可求得被测电池的电动势 E=　　V，内电阻 r=　　 Ω． 13．将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动 势约为 1.5V．可是这种电池并不能点亮手电筒上额定电压为 1.5V、额定电流为 0.3A 的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足 3mA．现试 用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材尽量精确 地测定“水果电池”的电动势和内电阻． （1）请在虚线框内画出应该采用的电路原理图． （2）滑动变阻器有两种规格：A（0～10Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用哪 种规格的滑动变阻器？为什么？ 答：应选用　　规格的滑动变阻器（填前面字母），因为　　． （3）在实验中根据电压表的示数 U 与电流表的示数 I 的值，经描点、连线得到了 U﹣I 图象如图所示．根据图中所给数据，“水果电池”的电动势与内电阻分别是：E=　　 V，r=　　Ω． 　 2016-2017 学年江苏省盐城市射阳二中高三（上）同步练 习物理试卷（5） 参考答案与试题解析 　 一、常见的磁场 1．在三维直角坐标系中，电子沿 y 轴正方向运动，如图所示，由于电子的运动产 生的磁场在 a 点的方向是（　　） A．+x 方向 B．﹣x 方向C．+z 方向 D．﹣z 方向 【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向． 【分析】电子带负电，其运动方向与电流方向相反，根据安培定则判断电子流在z 轴上的 P 点处所产生的磁场方向． 【解答】解：电子流沿y 轴正方向运动，形成的电流方向沿 y 轴负方向，根据安培 定则可知，电子流在 z 轴上的 a 点处所产生的磁场方向是沿 x 轴负方向．故 ACD 错误，B 正确． 故选：B． 　 2．如图所示为两同心圆环，当有一匀强磁场垂直穿过 A 环面时，A 环面磁通量为 φ1，此时 B 环磁通量为 φ2．若将其匀强磁场改为一条形磁铁，垂直穿过 A 环面， 此时 A 环面的磁通量为 φ3，B 环面磁通量为 φ4，有关磁通量的大小说法正确的是 （　　） A．φ1＜φ2 B．φ1=φ2 C．φ3＞φ4 D．φ3＜φ4 【考点】磁通量． 【分析】在磁铁的外部，磁感线从 N 极出发进入 S 极，在磁铁内部，磁感线从 S 极指向 N 极．磁感线是闭合曲线，磁铁内外总条数相等．穿过环面的磁感线方向 有两种，存在抵消情况，抵消后磁感线多，磁通量大． 【解答】解：A、B、根据题意，穿过两个线圈的磁感线条数相等，故磁通量相等， 故 A 错误，B 正确； C、D、根据磁感线的分布情况可知，如果磁铁内部穿过环面的磁感线方向向外， 则外部磁感线方向向内．由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁 铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面 的磁铁外部向内的磁感线将磁铁内部向外的磁感线抵消一部分，A 的面积小，抵消 较小，则磁通量较大，所以 φ3＞φ4，故 C 正确，D 错误； 故选 BC． 　 3．如图所示，两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁 场力大小变为 F2，则此时 b 受到的磁场力大小变为（　　） A．F2 B．F1﹣F2 C．F1+F2 D．2F1﹣F2 【考点】磁场对电流的作用；通电直导线和通电线圈周围磁场的方向． 【分析】当两根通大小相同方向相反的电流时，a 受到的一个 F1 磁场力，然后再 加入一匀强磁场，则 a 受到 F2 磁场力．则此时 b 受到的磁场力大小与 a 相同，方 向相反． 【解答】解：如图所示，两根长直线，电流大小相同，方向相反．则 a 受到 b 产 生磁场的作用力向左大小为 F1，那么 b 受到 a 产生磁场的作用力向右大小为 F1′， 这两个力大小相等，方向相反． 当再加入匀强磁场时产生的磁场力大小为 F0，则 a 受到作用力为 F2=F1+F0，或 F2=F1﹣F0 而对于 b 由于电流方向与 a 相反，所以 b 受到作用力为 F2′=F1+F0，或 F2′=F1﹣F0， 这 两 个 力 大 小 相 等 ，方向 相 反 ．将 F1=F2﹣F0 ，或 F1=F2+F0 代 入 F2′=F1+F0 ，或 F2′=F1﹣F0，可得， F2′=F2；故 A 正确，BCD 错误； 故选：A 　 4．如图所示，一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行， 能使磁针 N 极转向读者，那么这束带电粒子可能是（　　） A．向右飞的正离子 B．向左飞的负离子 C．向右飞的负离子 D．向左飞的正离子 【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向． 【分析】小磁针 N 极受力方向与磁场方向相同．电流方向与正电荷定向移动方向 相同，与负电荷定向移动方向相反．根据安培定则，将选项逐一代入检查，选择 符合题意的选项． 【解答】解：带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能 使磁针 N 极转向读者．则知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者 的．依据安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离 子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行． 故选：CD． 　 5．如图所示，a、b 两根垂直纸面的导体通以大小相等的电流，两导线旁有一点 P，P 点到 a、b 距离相等，要使 P 处磁场方向向右，则 a、b 中电流方向为 （　　） A．都向外 B．都向里 C．a 中电流向外，b 中电流向里 D．a 中电流向里，b 中电流向外 【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向． 【分析】P 点的磁场是由两个直导线 A、C 中电流产生的磁场叠加，根据安培定则 和平行四边形定则进行分析 【解答】解：根据安培定则，由a 电流在 P 处的磁场方向知，a 电流周围的磁感线 是逆时针方向，电流方向垂直纸面向外； b 电流在 P 处的磁场方向知，b 电流周围的磁感线是顺时针方向，电流方向应垂直 纸面向里，故 C 正确，ABD 错误； 故选：C 　 6．有一矩形线圈，面积为 S，匝数为 n，将它置于匀强磁场中，且使线圈平面与 磁感线方向垂直，设穿过该线圈的磁通量为 φ，则该匀强磁场的磁感应强度大小为 （　　） A． B． C． D．无法判断 【考点】法拉第电磁感应定律；磁感应强度． 【分析】根据磁通量的计算公式 φ=BS 分析答题． 【解答】解：磁感线与线圈平面垂直，则 φ=BS， 磁感应强度：B= ，故 ABD 错误，C 正确； 故选：C． 　 7．如图所示，一面积为 S 的长方形线圈有一半处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 这时穿过线圈的磁通量为　0.5BS　，当线圈从图中位置转过 60°的瞬间，穿过线圈 的磁通量为　0.5BS　，当线圈从图中位置转过 90°过程中穿过这个线圈的磁通量改 变了　0.5BS　，当线圈从图中位置转过 180°过程中穿过这个线圈的磁通量改变了　 BS　． 【考点】磁通量． 【分析】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为 Φ=BS，图中 S 有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积．当线圈以 ab 为轴从图中位置转过 60° 的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积．线圈从图中位置转过 180°时，磁通 量的方向与原方向相反． 【解答】解：如图，当长方形线圈 abcd 有一半处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 时，磁通量为： Φ1=B•0.5S=0.5BS 当线圈以 ab 为轴从图中位置转过 60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积 为 0.5S，则磁通量为： Φ2=B×0.5S=0.5BS 当线圈从图中位置转过 90°时，线圈与磁场平行，磁通量是 0，所以该过程中穿过 这个线圈的磁通量改变了：0﹣0.5BS=﹣0.5BS，大小是 0.5BS； 当线圈从图中位置转过 180°时，磁通量的方向与原方向相反，所以是﹣0.5BS；该 过程中穿过这个线圈的磁通量改变了：﹣0.5BS﹣0.5BS=﹣BS，大小是 BS． 故答案为：0.5BS，0.5BS，0.5BS，BS 　 8．如图所示，单匝线圈 abcd，ab=50cm，bc=20cm，在匀强磁场中，B=10﹣2T，线 圈平面与磁感线垂直，当线圈绕 OO′轴转 90°后，通过线圈的磁通量变化量△φ1=　 ﹣1×10﹣3 　Wb． 当线 圈 转过 180°后 ，磁 通 量的 变 化量 △φ2=　﹣2×10﹣3　 Wb． 【考点】磁通量． 【分析】初始位置时，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量由公式 Φ1=BS 求出； 线圈逆时针转过 90°角时，磁通量由 Φ2=BS•cos37°求出，两者之差即为穿过线圈的 磁通量的改变量．当线圈转过 180°后，磁通量大小与开始时相等，但方向相反． 【解答】解：在开始时磁感线跟线圈平面垂直，有： Φ1=B×S=0.5×0.2×0.01 Wb=1×10﹣3 Wb． 线圈绕 OO′轴转过 90°后，线圈的方向与磁场平行，此时的磁通量等于 0，即： Φ2=0 磁通量变化量为：△φ1=Φ2﹣Φ1=0﹣1×10﹣3 Wb=﹣1×10﹣3 Wb，负号表示方向与 开始时方向相反． 当线圈转过 180°后，磁通量大小与开始时相等，方向相反，所以：Φ3=﹣1×10﹣3 Wb 磁通量变化量为：△φ1=Φ3﹣Φ1=﹣1×10﹣3﹣1×10﹣3 Wb=﹣2×10﹣3 Wb，负号表 示方向与开始时方向相反 故答案为：﹣1×10﹣3；﹣2×10﹣3 　 9．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩 形线圈，匝数 n=10，线圈的水平边长为 L，处于匀强磁场内，磁感应强度 B 的方 向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电 流反向，大小不变．这时需要在左盘中增加质量为 m 的砝码，才能使两臂重新平 衡． （1）导出用已知量和可测量 n、m、L、I 计算 B 的表达式； （2）当 L=10.0cm，I=0.10A，m=8.78g 时，磁感应强度是多少？（取 2 位有效数字） 【考点】安培力． 【分析】天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相 当于多了或少了两倍的安培力大小 【解答】解：（1）根据平衡条件： 有：mg=2nBIL， 得：B= ． （2）B= 答：（1）导出用已知量和可测量 n、m、L、I 计算 B 的表达式 ； （2）当 L=10.0cm，I=0.10A，m=8.78g 时，磁感应强度是 0.43T 　 二、《测定电池的电动势和内阻》 10．在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表 的内阻分别为 0.1Ω 和 1kΩ，图甲和图乙分别为实验原理图及所需的元器件图． （1）试在图乙中画出连线，将器件按图甲的原理图连接成实验电路． I（A） 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U（V） 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 （2）一位同学记录的 6 组数据见表，试根据这些数据在图丙中画出 U﹣I 图线，根 据图象读出电池的电动势 E=　1.45　V．根据图象求出电池内阻 r=　0.69　Ω． 【考点】测定电源的电动势和内阻． 【分析】（1）根据电路图连接实物电路图； （2）应用描点法作出图象，电源 U﹣I 图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象 斜率的绝对值等于电源内阻． 【解答】解：（1）根据电路图连接实物电路图如图所示： （2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图 象如图所示： 由图象图象可知，电源 U﹣I 图象与纵轴 交点坐标值为 1.45，则电源电动势 E=1.45V， 电源内阻 r= = =0.69Ω． 故答案为：（1）电路图如图所示；（2）图象如图所示；1.45；0.69． 　 11．在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下 列哪些仪器．可以达到测定目的（　　） A．一只电流表和一只滑动变阻器 B．一只电流表和一只电压表 C．一只电流表和一只电阻箱 D．一只电压表和一只电阻箱 【考点】测定电源的电动势和内阻． 【分析】测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律 E=U+Ir，可以一个 电压表、一个电流表分别测量路端电压和电流，用滑动变阻器调节外电阻，改变 路端电压和电流，实现多次测量．也可以用电流表和电阻箱组合，可代替电流表 和电压表，或用电压表和电阻箱组合，代替电压表和电流表，同样能测量电源的 电动势和内阻． 【解答】解：A、测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律 E=U+Ir，作 电压表测量路端电压 U、用电流表测量电流 I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变 路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻 器组合可测量电源的电动势和内阻．故 AB 错误 C、也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱 可以读出阻值，由 U=IR 可求出路端电压，故 C 正确 D、也可以用电压表和电阻箱组合，由电压表读数 U 与电阻箱读数 R 之比求出电 流．故 D 正确． 故选：CD． 　 12．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： A．干电池 E（电动势约为 1.5V、内电阻大约为 1.0Ω） B．电压表 V（0～15V） C．电流表 A（0～0.6A、内阻 0.1Ω） D．电流表 G（满偏电流 3mA、内阻 Rg=10Ω） E．滑动变阻器 R1（0～10Ω、10A） F．滑动变阻器 R2（0～100Ω、1A） G．定值电阻 R3=990Ω H．开关、导线若干 （1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是　R1　（填写 “R1”或“R2”）； （2）请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号 （3）图示为某一同学根据他设计的实验，绘出的 I1﹣I2 图线（I1 为电流表 G 的示 数，I2 为电流表 A 的示数），由图线可求得被测电池的电动势 E=　1.47　V，内电阻 r=　0.81　Ω． 【考点】测定电源的电动势和内阻． 【分析】（1）滑动变阻器应起来限流保护作用，并且在使用时要选用易于调节的； （2）由于电流表的内阻接近电源的内电阻，故若采用电流表外接法，则测得的内 阻误差太大； （3）由作出的 U﹣I 图可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表 示内阻． 【解答】解：（1）滑动变阻器起调节电路作用，若总电阻太大，则调节时电阻变 化过大，使电路中电流太小，故应选取小一点的电阻，一般约为内阻的几十倍即 可；故选 R1； （2）电路直接采用串联即可，定值电阻与电流表 G 串联作为电压表并联在电源两 端，采用的是电流表内接法；电路图如右图所示； （3）I2 为零时，表示断路，I1=1.47mA E=I1（RG+R3）=1.47V 从横坐标 0.1A 到 0.4A，相差 0.3A 纵坐标变化量为 0.24V （0.24mA 对应于 0.24V） r= =0.8Ω； 故电源的电动势 E=1.47 （1.46～1.48 均对），内阻 r=0.80Ω（0.79～0.85 均可以） 故答案为：（1）R1；（2）如右图；（3）1.47（1.46～1.48）；0.80（0.79～0.85）； 　 13．将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动 势约为 1.5V．可是这种电池并不能点亮手电筒上额定电压为 1.5V、额定电流为 0.3A 的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足 3mA．现试 用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材尽量精确 地测定“水果电池”的电动势和内电阻． （1）请在虚线框内画出应该采用的电路原理图． （2）滑动变阻器有两种规格：A（0～10Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用哪 种规格的滑动变阻器？为什么？ 答：应选用　B　规格的滑动变阻器（填前面字母），因为　电池内阻很大，若选 A，当滑动头移动时，电表读数几乎不变．　． （3）在实验中根据电压表的示数 U 与电流表的示数 I 的值，经描点、连线得到了 U﹣I 图象如图所示．根据图中所给数据，“水果电池”的电动势与内电阻分别是：E=　 1.50　V，r=　500　Ω． 【考点】测定电源的电动势和内阻． 【分析】（1）电流表的内阻很小，分担的电压很小，可以忽略，所以用伏安法测 电源电动势和内阻时，电流表采取外接法误差较小． （2）通过水果电池的内阻大小，选择合适的滑动变阻器． （3）U﹣I 图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的 内阻 【解答】解：（1）因为电流表内阻较小，分担电压较小，电流表采取外接法误差 较小．滑动变阻器采用限流式接法，串联在电路中，电路图如右图． （2）电源的内阻大约 r= =500Ω，若选用 0～30Ω 的滑动变阻器，移动滑片，电流 基本不变，所以本实验中滑动变阻器应选用 B． （3）U﹣I 图线的纵轴截距为 1.50，知：水果电池的电动势 E=1.50V，图线斜率的 绝对值 r= Ω=500Ω，内电阻 r=500Ω． 故答案为：（1）如图所示． （2）B，电池内阻很大，若选 A，当滑动头移动时，电表读数几乎不变． （3）1.50V，500Ω 　 2017 年 1 月 23 日