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   。