• 做一下 PHYSTODAY 网友 的 高二物理限时训练 第五套


    网友  PHYSTODAY   在 反相吧 发了 一个 帖 《【反相吧考试】反相吧吧友中学物理实际水平鉴定考试试卷》       http://tieba.baidu.com/p/6547048516       。

     

    帖 里 给出了 一套 题  《高二下学期物理限时训练 (五)》,      我们 来 做一做    。

     

    第 1 题

     

    选   C     。

     

     

    第 2 题

     

    选  D   。

     

     

    第 3 题

     

     选   D   。

     

     

    第 4 题

     

     

    这题 是不是 应该 选  “正确的是”  ?   如果 是 选 正确 的 ,  应该 选   D   。

    网友  csq567a     认为 不用修改 题目,   不正确 的 应该选 C  ,    因为 csq567a   认为  金属棒 MN  也会 产生磁场,  应将 MN 产生 的 磁场 考虑进来 。

    本文 已 发到  反相吧 《做一下 PHYSTODAY 网友 的 高二物理限时训练 第五套》   http://tieba.baidu.com/p/6550412359  , 我在帖中 的 6 楼 这样回复 :

     

    回复 2 楼    csq567a , c 副教授 说 “MN也会产生磁场。”

    …… 有道理, c 副教授 的 物理功底 不错 。

    我确实 没有 想到 这一点 。

    不过 考虑 到 MN 也产生 磁场 的 话, 要 分析 MN 和 AB 的 磁场 合起来 的 情况, 情况 是 比较 复杂 的 。

    而且, 考虑 MN 的 磁场 的 话, C 选项 也可能是 正确 的 。

    设 MN 右侧 的 磁场 为 Bm , AB 右侧 的 磁场 为 Ba, 在 C 选项 中, MN 向右 加速运动,

    Bm 垂直于 纸面 向里, Ba 垂直于 纸面 向外, 两者 方向 相反, 所以, 设 AB 右侧 的 实际 磁场 为 B, 则

     

    B = Ba - Bm * k ,

     

    k 为 Bm 的 有效系数, Bm 离 Ba 有一段距离, 所以 Bm 到达 Ba 处 会有所衰减, Bm 在 Ba 处 的 实际强度 = Bm * k , 0 < k < 1 ,

     

    设 MN 到 AB 间 的 距离 为 d, 随着 MN 向右运动, d 减小, k 增大 。

    因为 MN 和 AB 是 一个 回路, 所以 流过 MN 和 AB 的 电流 相等, 所以, MN 和 AB 产生 的 磁场 相等, 即 Ba = Bm, 于是

     

    B = Ba - Bm * k = Ba - Ba * k = Ba (1 - k) ,

    B = Ba (1 - k) , 0 < 1 - k < 1,

     

    即 随着 MN 向右运动, d 减小, k 增大, 1 - k 减小,

    同时, 因为 MN 向右加速运动, 所以 Ba 在 增大,

     

    Ba 增大, 1 - k 减小,

     

    所以, B = Ba (1 - k) , B 可能 增大, 也可能减小,

    如果 B 增大, 则 线圈 C 产生 顺时针 的 感应电流, 选项 C 不正确 ,

    如果 B 减小, 则 线圈 C 产生 逆时针 的 感应电流, 选项 C 正确 。

     

    csq567a: 这题我仔细分析过,结论和你一致。具体你的分析过程就不看了。所以考虑MN磁场情况,只有C可能对也可能不对,取决于位置情况。所以选不对的就是C。

     

     

    第 5 题

     

     

    选  D   。

     

    油滴 带 负电,  能够 静止悬浮,  表示 金属板 间 的 电场方向 是 竖直向下,  也可以说 上面的 金属板 是 正极, 下面 的 金属板 是 负极  。

    所以,   流过 R 的 感应电流  的 方向 是 从上到下,   这个方向 的 感应电流 在 线圈 中 产生 的 磁场 是 向下 。  感应电流 阻碍 磁通量 的 变化,   所以, 线圈 中 磁感应强度 B  应该是 向上增强  或者 向下减弱,   这样 就 只有 A 、D 符合   。

     

    再来看  ⊿ф / ⊿t  ,   油滴 静止, 表示  金属板 间 的 电场 对  油滴 的 电场力 F = mg,   而 F = Eq ,    E 为 电场强度,  于是,  E = F / q = mg / q  ,

    又因为   E = U / d ,   所以,   U / d = mg / q  ,    U = mgd / q      ,

     

    设 线圈产生 的 电动势 为 e ,     根据 串联分压,   U = e *  R / (r +  R)     , 

     

    mgd / q = e *  R / (r +  R)  

    e = mgd (r + R) / qR        

     

    根据 法拉第电磁感应定律   e = n * ⊿ф / ⊿t  ,      

     

    n * ⊿ф / ⊿t  =  mgd (r + R) / qR  

    ⊿ф / ⊿t   =  mgd (r + R) / nqR  

     

    即  ⊿ф / ⊿t   =  mgd (r + R) / nqR  ,   选  D   。

     

     

    第 6 题

     

     

     

    选   A  。

     

     

    第 7 题

     

     

    选   D  。

     

    a 和 L 串联,    合上 开关 后,  电流 突变 变大,   L 会 阻碍 电流 变大,  所以, 通过 a 的 电流 逐渐变大,  所以,  a 逐渐变亮  。  也可以说, 合上开关时, 电流 突变 变大,   L  阻碍 电流 变大,    这是 L 的 感抗, 相当于 此时 a 与 一个 电阻 串联,   所以 a 逐渐变亮  。

    对于 b,  合上开关,  b 的 电压 立刻 达到 电源 给出 的 电压,  所以 b 是 正常 的 立即亮  。

    对于 a,   电流 会 在 L 的 感抗 作用下 逐渐变大,    趋于  I = E / a  (不计电源内阻)  ,    之所以 说 趋于,  是 理论 上 可能 需要 经过 无穷大 的 时间,  才会达到  I = E / a  (不计电源内阻)  ,      但  我们 可以认为,  经过 一小段 时间后,   已经 达到  I = E / a  ,   达到这个平衡,  此时 可以认为 感抗 为 0,   L 不存在,  a 和 b 正常并联,   流过 a 的 电流  I   恒定 。

    此时,   a 正常发光     。   又 因为 I 恒定,   所以, 不会 出现 感应电流 阻碍 I 变小 的 情况,  即 不会出现  a 比 正常 更亮 的 情况,  也可以说 不会出现 a 比 b 更亮 的 情况 。 

    当然,  选项 中 没有 提到 合上开关 后 a  更亮,    所以 这一点 是 附带分析 ,   觉得 这样 才把 合上开关 的 整个情况 分析完整  。

     

    所以 A 不对,    D 对    。

     

    断开 开关 时,   a b L   组成了 一个 回路,   L 阻碍 电流 变小 产生 感应电流,  也可以说 L 将 储存 的 磁能 转变为 电能 释放出来,   a b L 是 一个 串联 的 回路,  所以,  a 、b  都会 逐渐熄灭,   且 同时  最终熄灭 。 

    断开 开关 时 ,   a 、b 会不会 变得 更亮?   这 取决于   L 产生 的 感应电流 是否 比 a 、b 正常发光 时 流过 a 或 b 的 电流 更大  。

    这 又 取决于 自感电动势 e,     e = L ⊿ I / ⊿ t    ,     

     

    设 a 、b 电阻 为 R ,  需要 满足 e / (2R) > E /R   ,   才会 在 断开 开关 时   a 、b 变得 更亮  。

     

    在 本题 场景 里 ,  e 主要和 L 相关,  如果 L 比较大,  可能 满足 e / (2R) > E /R,   此时 a 、b 变得更亮 再 逐渐 熄灭,  但是 这不是一定 的  。

    题目 中 说 L 比较大, 只能说表示 L 会 产生 显著 的 电感效应, 并不能 说明 L 满足  e / (2R) > E /R    。

     

    另外,  即使  a 、b 会 变得 更亮,   也是 a 、b  同样 的 变得 更亮, 又 同样的 逐渐 熄灭,  最终 同时熄灭   。

     

    所以   B 、C  不正确  。 

     

     

    第 8 题

     

     

     

    选  D    。

     

    感应电动势  e = v L B   ,     v 是  导线框 移动速度,   L  是 导线框 边长,  B 是 匀强磁场 磁感应强度   。

    v  =   0.1 米 /  0.2 秒   =   0.5 米 / 秒  ,    所以  B 不对   。

     

    e = v L B 

    0.01 伏 = 0.5 米 / 秒 * 0.1 米 *  B  

    B = 0.01 / 0.05 = 0.2 T      ,         所以  A 不对   。

     

    从 t = 0s 到 t = 0.2s  这段时间内,  感应电动势 是 正,  感应电流 方向 是 顺时针,  是 从 c 到 d,  根据 右手定则 可以判断出 磁感应强度 方向 是 垂直于 纸面 向外    。    所以  C 不对   。

     

    0.4 至 0.6 秒 这段时间内,  安培力 F = I L B ,   I = e / 0.05 欧姆  =   0.01 / 0.05 = 0.2 A ,

     

    F= I L B = 0.2 * 0.1 * 0.2  =  0.004 T   ,           D 对   。

     

     

    第 9 题

     

     

    选   B     。

     

    这题 的 题目 应该 改一下,  加上一句  “条形磁铁 以 初速度 v 运动”  ,   这样 可以 表达 出 若 螺线管 不存在,  则 条形磁铁 以 速度 v 匀速直线运动,   题意会更清晰  。

    当然,   也许是 故意 在 文字 上 不说 这一点,  只是 在 图 上 标 了 个 v,  这也许 是 出题者 要 考察 学生 的 应变思考 能力 ,   哈哈 。

     

    对于  条形磁铁 和 螺线管,    要从  磁通量变化  来看  螺线管 产生 的 感应电流 和 感应电流 产生 的 磁场 的 大小 和 方向,  比较 复杂   。

    可以 用 切割 磁力线 的 方式 来 帮助分析    。

     

    但 简单的,  可以 把  螺线管 看作是 一个  空心的 条形磁铁    。

    当然,  螺线管 的 磁场 是  感应电流 产生 的    。

     

    螺线管 总是 阻碍 条形磁铁 的 运动  。

     

    所以,  条形磁铁 进入 螺线管 的 过程中,    小车 被 推动 向右加速,   条形磁铁 离开 螺线管 时,   小车 被 拉动 向右加速,  

    所以,  小车 从始至终 都是 向右加速, 没有 减速,  当然 加速度 大小 会有变化   。    相应的,  条形磁铁 是 减速运动    。

    所以,  A 、C 、D  都不对,   B 对   。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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