“电与磁”综合练习题

一、单项选择题

1.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线有n个自由电子，电子电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为

A.nvs/t

B.nvt

C.It/e

D.It/(Se)

2.如右图所示，滑线变阻器与另外两个电阻的阻值相等，现连成三角形接入电路中，当滑线变阻器的滑片P由b向c移动过程中，两个电表示数的变化情况为：

A.电压表的示数先增大后减小

B.电压表示数先减小后增大

C.电流表示数始终增大

D.电流表示数先减小后增大

3.宇宙中存在着大量的射线，其中有许多都是高速运动的带电粒子，如电子、质子、氦原子核等。我们生活的地球表面上每时每刻都会接受到大量的宇宙射线，但是由于地球磁场的存在，可以使这些宇宙射线中大多数射线粒子改变其运动方向而不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一束带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来，在地球磁场的作用下，它将向什么方向偏转

A.向东

B.向南

C.向西

D.向北

4.20世纪50年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”，认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场。则外地核中的电流方向为（地磁场N极与S极在地球表面的连线称为磁子午线）

A.垂直磁子午线由西向东

B.垂直磁子午线由东向西

C.沿磁子午线由南向北

D.沿磁子午线由北向南

5.吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美音乐声。如图是拾音器的结构示意图，多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦（电吉他不能使用尼龙弦）之间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流。关于感应电流，以下说法正确的是

A.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的

B.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变

C.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化

D.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化

6.如图所示，正方形导线框abcd的边长为L=10cm，线框平面位于竖直面内，上下两边处于水平状态。当它从某高处落下时通过一匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，线框的ab边刚进入磁场时，由于安培力的作用使得线框恰能匀速运动。已知磁场的宽度h=4L，线框刚进磁场时的速度v0=2.5m/s。那么若以向下为力的正方向，则线框通过磁场区域过程中所受安培力的图象是以下四图中的

7.如图所示，将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中，磁场方向与其平面垂直。现在AB、CD的中点处连接一个电容器，其上、下极板分别为a、b，让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，则

A.ABCD回路中可能要产生感应电流

B.A与D、B与C间没有电势差

C.电容器a、b两板分别带上正电和负电

D.电容器a、b两板分别带上负电和正电

8.沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为I2若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。两个微粒所受重力均忽略。新微粒运动的

A.轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t

B.轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t

C.轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t

D.轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t

二、多项选择题

9.如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t=0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是

A.在最初的一个周期内，导线在导轨上做机械振动

B.在最初的一个周期内，导线一直向左运动

C.在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小

D.在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小

10.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是

A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压

B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次

D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次

11.如图所示，光滑的矩形金属框架中串入一只电容器，金属棒ab在外力作用下向右运动，运动一段距离后突然停止，金属棒停止运动后不再受该系统以外其他力的作用，框架足够长，框架平面水平，则以后金属棒运动情况不可能是

A.向右做初速为零的匀加速运动

B.先向右匀加速运动后匀速运动

C.在某一位置附近振动

D.向右先做加速度变小的加速运动，后又做匀速运动

12.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度V2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是

A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+B2L2V1/2R

B.cd杆所受摩擦力为零

C.路中的电流强度为BL（V1+V2）/2R

D.μ与V1大小的关系为μ=2Rmg/B2L2V1

三、实验题

13.电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图所示的电路测定该元件的伏安特性线。实验发现当电源反接时，电路中无电流，当正向电压较小时也无电流，记录的部分数据如下表。

(1)请根据以上实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这个二极管的U-I图线；

（2）若电源的电动势为6V，内阻不计。当电流表示数为12.0mA时，滑动变阻器接入电路的电阻为Ω。

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14.听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬作为电源，接了如右图所示电路。电路中R是可变电阻箱，其阻值可调且可读出其接入电路中电阻的大小。他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下相应的电流表示数，算出电流的倒数，数据填在图二的表中

（1）根据表中的数据，在下图中画出该实验的R-1/I关系图线

（2）利用图线可求出该柠檬电池的电动势为____________V，内阻为__________Ω。

（3）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：

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15.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示。测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。

(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在上面方框中画出完整的测量电路图。

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

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（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。

四、计算题

16.如图所示为一测速计原理图，其基本原理是把速度这一力学量转换为电学量进行测量，滑动头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得运动物体速度，已知电源电动势E=4V，内阻r=10Ω，AB为粗细均匀的电阻丝，其阻值为R=30Ω，长度L=30cm，电容器的电容C=50μF，今测得电流表示数为0.05mA，方向由b流向a，试求运动物体的速度大小和运动方向（通过电阻丝上的电流远大于电容器的充放电电流）。

17.目前世界上正在研究一种新型发电机叫做磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中A、B两平行金属板上会聚集电荷，产生电压。设AB两平行板的面积为S，彼此相距L，等离子体气体的导电率为G（即电阻率ρ的倒数）喷入速度为v，板间磁感应强度B与气流方向垂直，与板相连的电阻的阻值为R。问流过R的电流I为多少？

18.一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”。这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1元电荷，即q=1.6×10-19C。霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.0×10-2m、长bc=L=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B=1.5T的匀强磁场中，bc方向通有I=3.0A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10-5V的横向电压。

（1）假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？

（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率是多少？

19.如图所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域，磁场的磁感强度大小为B=0.6T。边长为L=0.5m的正方形金属框abcd(以下简称方框)被固定在光滑的绝缘水平面上，其外侧套着一个质量为m=0.4kg、与方框边长相同U型金属框架MNPQ（以下简称U型框），U型框与方框之间接触良好且无摩擦。NP、bc、ad三边的电阻均为r=0.2Ω，其余部分电阻不计。U型框从图示位置开始以初速度v0=1.2m/s向右以a=-1.5m/s2作匀变速运动。问：

（1）开始时流过U型框的电流大小和方向如何？

（2）开始时方框上ad边的热功率多大？

（3）当U型框NP边与方框bc边间的距离为0.29m时作用在U型框上的外力大小为多少？

20.如图a所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r=0.1m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁框槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布［其右视图如图（b）］。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2T。线圈的电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠。当线圈向右的位移随时间变化的规律如图c如示时（x取向右为正）：

（1）试画出感应电流随时间变化的图象［在图（b）中取逆时针电流为正］。

（2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力。

（3）求该发电机的功率。（摩擦等损耗不计）

参考答案

1.C2.A3.A4.B5.D6.B

7.D8.D9.AD10.BD11.ABC12.AD

13.（1）如下图

（2）333

14.（1）如下图所示

（2）ε=（0.75-1.2）V(9000―11000)Ω

(3)电源内阻过大

15.（1）设计的电路图如图所示。

（2）测量步骤与结果：

①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。

②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0。

③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1。

由U0=km0g，得k=U0/m0g，

测得U=kmg，所以m=m0U/U0.

(3)①可能因为某种原因（如电源电压、滑动变阻器的阻值等），使转换器的静态输出电压调不到零。

②可能待测物体的质量超出转换器的量程。

16.v=0.1m/s，物体的运动方向向右

17.GSBLv/GSR+L

18.（1）根据左手定则可确定b端电势高。

（2）6.7×10-4m/s

19.（1）=1.2A方向QPNM

（2）0.072W

（3）当它向右经过此位置时，有0.33N

当U型框向左经过此位置时，有0.87N

20.（1）如下图

（2）由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力必须等于安培力。

F推=F安=InLB=In(2πr)B=0.5N

（3）发电机的输出功率即灯的电功率

P=I2R2=（0.2）2×8W=0.32W

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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