届高考二轮物理专题复习卷 功能关系在电磁学中的应用含答案.docx
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届高考二轮物理专题复习卷 功能关系在电磁学中的应用含答案.docx
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届高考二轮物理专题复习卷功能关系在电磁学中的应用含答案
功能关系在电磁学中的应用
1.如图2-6-17所示,绝缘杆两端固定带电小球A和B,轻杆处于水平向右的匀强电场中,不考虑两球之间的相互作用,初始时杆与电场线垂直.现将杆右移,同时顺时针转过90°,发现A、B两球电势能之和不变.根据如图给出的位置关系,下列说法正确的是( )
图2-6-17
A.A一定带正电,B一定带负电
B.A、B两球所带电量的绝对值之比qA∶qB=1∶2
C.A球电势能一定增加
D.电场力对A球和B球做功的绝对值相等
【答案】BD
2.如图2-6-18所示,光滑绝缘细管与水平面成30°角,在管的上方P点固定一个点电荷+Q,P点与细管在同一竖直平面内,管的顶端A与P点连线水平.电荷量为-q的小球(小球直径略小于细管内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,在A处时小球的加速度为a.图中PB⊥AC,B是AC的中点,不考虑小球电荷量对电场的影响.则在+Q形成的电场中( )
图2-6-18
A.A点的电势高于B点的电势
B.B点的电场强度大小是A点的4倍
C.小球从A到C的过程中电势能先减小后增大
D.小球运动到C处的加速度为g-a
【答案】BCD
3.如图2-6-19所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨,与水平面的夹角为θ,导轨上固定有质量为m,电阻为R的两根相同的导体棒,导体棒MN上方轨道粗糙,下方光滑,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B.将两根导体棒同时释放后,观察到导体棒MN下滑而EF保持静止,当MN下滑速度最大时,EF与轨道间的摩擦力刚好到达最大静摩擦力,下列叙述正确的是( )
图2-6-19
A.导体棒MN的最大速度为
B.导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力为mgsinθ
C.导体棒MN受到的最大安培力为mgsinθ
D.导体棒MN所受重力的最大功率为
【答案】AC
4.(多选)如图1所示,绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上,斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E,轻弹簧一端固定在斜面顶端,另一端拴接一不计质量的绝缘薄板.一带正电的小滑块,从斜面上的P点处由静止释放后,沿斜面向上运动,并能压缩弹簧至R点(图中未标出),然后返回,则( )
图1
A.滑块从P点运动到R点的过程中,其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功之和
B.滑块从P点运动到R点的过程中,电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和
C.滑块返回时能到达的最低位置在P点的上方
D.滑块最终停下时,克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差
【答案】BC
5.(多选)如图2所示,匀强电场的电场强度为E,方向水平向左,一带电量为+q,质量为m的物体放在光滑水平面上,在恒力F作用下由静止开始从O点向右做匀加速直线运动,经时间t力F做功60J,此后撤去力F,物体又经过相同的时间t回到出发点O,设O点的电势能为零,则下列说法正确的是( )
图2
A.物体回到出发点的速度与撤去力F时的速度大小之比为2∶1
B.恒力F=4qE
C.撤去力F时,物体的电势能为45J
D.在撤去力F之前的任一时刻,动能与电势能之比均为1∶3
【答案】ACD
6.如图2-6-13所示,质量为m的金属线框A静置于光滑水平面上,通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体B相连,图中虚线内为一水平匀强磁场,d表示A与磁场左边界的距离,不计滑轮摩擦及空气阻力,设B下降h(h>d)高度时的速度为v,则以下关系中能够成立的是( )
图2-6-13
A.v2=gh
B.v2=2gh
C.A产生的热量Q=mgh-mv2
D.A产生的热量Q=mgh-
mv2
【答案】C
7.如图2-6-6甲,倾角为θ的光滑绝缘斜面,底端固定一带电量为Q的正点电荷.将一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,小物块沿斜面向上滑动至最高点B处,此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图象如图乙(E1和x1为已知量).已知重力加速度为g,静电力常量为k,由图象可求出( )
图2-6-6
A.小物块的带电量
B.A、B间的电势差
C.小物块的质量
D.小物块速度最大时到斜面底端的距离
【答案】C
8.如图2-6-15所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程中( )
A.杆的速度最大值为
B.安培力做的功等于电阻R上产生的热量
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
【答案】D
9.质量为m的带正电小球由空中某点自由下落,下落高度h后在整个空间加上竖直向上的匀强电场,再经过相同时间小球又回到原出发点,不计空气阻力,且整个运动过程中小球从未落地,重力加速度为g,则( )
A.从加电场开始到小球返回原出发点的过程中,小球电势能减少了mgh
B.从加电场开始到小球下落最低点的过程中,小球动能减少了mgh
C.从开始下落到小球运动至最低点的过程中,小球重力势能减少了
mgh
D.小球返回原出发点时的速度大小为
【答案】B
10.如图2-6-16所示,两平行金属板水平放置,板长为L,板间距离为d,板间电压为U,一不计重力、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入,经过t时间后恰好沿下板的边缘飞出,则( )
图2-6-16
A.在前
时间内,电场力对粒子做的功为
Uq
B.在后
时间内,电场力对粒子做的功为
Uq
C.在粒子下落的前
和后
过程中,电场力做功之比为1∶1
D.在粒子下落的前
和后
过程中,电场力做功之比为1∶2
【答案】BC
11.(多选)如图3所示,物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,A、B的质量分别是m和2m,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上.另一端与物体A相连,倾角为θ的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中,整个系统不计一切摩擦.开始时,物体B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持静止且轻绳恰好伸直,然后撤去外力F,直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度,则在此过程中( )
图3
A.对于物体A、B、弹簧和地球组成的系统,电场力做功等于该系统增加的机械能
B.物体A、弹簧和地球所组成的系统机械能增加量等于物体B电势能的减少量
C.B的速度最大时,弹簧的伸长量为
D.撤去外力F的瞬间,物体B的加速度为
【答案】AC
12.(多选)如图4所示,在一竖直平面内,BCDF段是半径为R的圆弧挡板,AB段为直线型挡板(长为4R),两者在B点相切,θ=37°,C、F两点与圆心等高,D在圆弧形挡板的最低点,所有接触面均光滑、绝缘,挡板处于场强为E,方向水平向左的匀强电场中,现将带电量为+q、质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放,小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出,在这段运动过程中,下列说法正确的是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)( )学#科网
图4
A.匀强电场的场强大小可能等于
B.小球运动到D点时动能一定不是最大
C.小球机械能增加量的最大值为2.6qER
D.小球从B到D运动过程中,动能的增量为1.8mgR-0.8EqR
【答案】BC
13.质量为m、长度为l的金属棒MN两端由绝缘且等长轻质细线水平悬挂,处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.开始时细线竖直,当金属棒中通以恒定电流后,金属棒从最低点向右开始摆动,若已知细线与竖直方向的最大夹角为60°,如图5所示,则棒中电流( )
图5
A.方向由M向N,大小为
B.方向由N向M,大小为
C.方向由M向N,大小为
D.方向由N向M,大小为
【答案】B
14.(多选)如图6所示,光滑的水平轨道AB与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,水平轨道AB部分存在水平向右的匀强电场E,半圆形轨道处于竖直平面内,B为最低点,D为最高点.一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动,并能恰好通过最高点D,则下列物理量的变化对应关系正确的是( )
图6
A.其他条件不变,R越大,x越大
B.其他条件不变,m越大,x越大
C.其他条件不变,E越大,x越大
D.其他条件不变,R越大,小球经过B点瞬间对轨道的压力越大
【答案】AB
15.(多选)如图7所示,竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd,间距为d,其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场,一个正方形线框边长为L,质量为m,电阻为R.线框位于位置1时,其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1由静止释放,依次经过2、3、4三个位置,其下边框刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
图7
A.线框在经过2、3、4三个位置时,位置3时线框速度一定最小
B.线框进入磁场过程中产生的电热Q=mg(d-L)
C.线框从位置2下落到位置4的过程中加速度一直减小
D.线框在即将到达位置3的瞬间克服安培力做功的瞬时功率为
【答案】AD
16.如图8甲所示,左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨间距L=1m.一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动,金属棒的v-x图象如图乙所示,若金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25,则从起点发生x=1m位移的过程中(g=10m/s2)( )
图8
A.金属棒克服安培力做的功W1=0.5J
B.金属棒克服摩擦力做的功W2=4J
C.整个系统产生的总热量Q=4.25J
D.拉力做的功W=9.25J
【答案】D
17.如图9所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与定值电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻R0与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时( )
图9
A.电阻R1消耗的热功率为
B.电阻R0消耗的热功率为
C.整个装置消耗的热功率为μmgvsinθ
D.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v
【答案】D
18.(多选)如图10所示,同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为l,电阻均为R,质量分别为2m和m.它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域.开始时,线框b的上边与匀强磁场的下边界重合,线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为l.现将系统由静止释放,当线框b全部进入磁场时,a、b两个线框开始做匀速运动.不计摩擦和空气阻力,则( )
图10
A.a、b两个线框匀速运动的速度大小为
B.线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
C.从开始匀速运动到线框a全部进入磁场的过程中,线框a所产生的焦耳热为mgl
D.从开始匀速运动到线框a全部进入磁场的过程中,两线框共克服安培力做功为2mgl
【答案】BC
19.如图11所示,在竖直平面内有一质量为2m的光滑“∏”形线框DEFC,EF长为L,电阻为r;FC=ED=2L,电阻不计.FC、ED的上半部分(长为L)处于匀强磁场Ⅰ区域中,且FC、ED的中点与其下边界重合.质量为m、电阻为3r的金属棒用最大拉力为2mg的绝缘细线悬挂着,其两端与C、D两端点接触良好,处在磁感应强度为B的匀强磁场Ⅱ区域中,并可在FC、ED上无摩擦滑动.现将“∏”形线框由静止释放,当EF到达磁场Ⅰ区域的下边界时速度为v,细线刚好断裂,Ⅱ区域内磁场消失.重力加速度为g.求:
图11
(1)整个过程中,线框克服安培力做的功;
(2)EF刚要出磁场Ⅰ时产生的感应电动势;
(3)线框的EF边追上金属棒CD时,金属棒CD的动能.
【答案】
(1)2mgL-mv2
(2)
(3)
20.如图12所示,整个空间存在水平向右的匀强电场,场强E=2×103V/m,在电场中的水平地面上,放有质量M=2kg的不带电绝缘木板,处于静止状态.现有一质量为m=2kg,所带负电荷为q=1×10-3C的绝缘物块(可看作质点),以水平向右的初速度v0=8m/s滑上木板左端.已知木板与水平地面间的动摩擦因数μ1=0.1,物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3,物块在运动过程中始终没有从木板上滑下,g取10m/s2.求:
图12
(1)放上物块瞬间,物块和木板的加速度分别是多少;
(2)木板至少多长,才能保证物块不从木板上掉下来;
(3)从物块滑上木板到物块与木板达到共速的过程中,系统产生的热量Q.
【答案】
(1)4m/s2,方向水平向左 1m/s2,方向水平向右
(2)6.4m (3)43.52J
21.如图13所示,绝缘光滑水平面与半径为R的竖直光滑半圆轨道相切于C.竖直直径GC左侧空间存在足够大匀强电场,其电场强度方向水平向右.GC右侧空间处处存在匀强磁场,其磁感应强度垂直纸面水平向里.一质量为m,电荷量为q的带正电滑块(可视为质点)在A点由静止释放,滑块恰好能通过圆周的最高点G进入电场.已知匀强电场场强大小为E=
,AC间距为L=4R,重力加速度为g.求:
图13
(1)滑块在G点的速度vG;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)滑块落回水平面的位置距离C点的距离x.
【答案】
(1)2
(2)
(3)2R
22.如图2-6-10所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上,两轨道之间的距离l=0.50m.轨道的M、M′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,N、N′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为R0=0.50m.学%……科网
图2-6-10
直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合.现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处.在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下导体杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=10m/s2,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流的大小和方向;
(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;
(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热.
【答案】
(1)3.84A 由b→a
(2)0.512C (3)0.94J
23.如图6所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。
设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运动中始终不接触,求:
图6
(1)在运动中产生的焦耳热Q最多是多少?
(2)当ab棒的速度变为初速度的
时,cd棒的加速度a是多少?
【答案】
(1)
mv
(2)
24.如图7所示,竖直平面MN与纸面垂直,MN右侧的空间内存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场,MN左侧的水平面光滑,右侧的水平面粗糙。
质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上,已知物体A带负电,所带电荷量的大小为q。
一质量为
m、不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞,碰撞前后物体A的电荷量保持不变。
A与MN右侧的水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度的大小为g,磁感应强度的大小为B=
,电场强度的大小为E=
。
已知物体A在MN右侧区域中运动到与MN的距离为l的C点(图中未画出)时,速度达到最大值。
物体A、B均可以看作质点,重力加速度为g。
求:
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图7
(1)碰撞后物体A的速度大小;
(2)物体A从进入MN右侧区域到运动到C点的过程中克服摩擦力所做的功W。
【答案】
(1)
v0
(2)4μmgl-
mv
25.如图4所示,光滑绝缘水平面AB与倾角θ=37°,长L=5m的固定绝缘斜面BC在B处平滑相连,在斜面的C处有一与斜面垂直的弹性绝缘挡板。
质量m=0.5kg、带电荷量q=+5×10-5C的绝缘带电小滑块(可看作质点)置于斜面的中点D,整个空间存在水平向右的匀强电场,场强E=2×105N/C,现让滑块以v0=14m/s的速度沿斜面向上运动。
设滑块与挡板碰撞前后所带电荷量不变、速度大小不变,滑块和斜面间的动摩擦因数μ=0.1。
(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
图4
(1)滑块沿斜面向上运动的加速度大小;
(2)滑块运动的总路程。
【答案】
(1)8m/s2
(2)72.9m
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