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2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題2 能量與動(dòng)量 第2講 能量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用練習(xí)

上傳人:Sc****h 文檔編號(hào):99579443 上傳時(shí)間:2022-06-01 格式:DOC 頁(yè)數(shù):6 大?。?.45MB
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1、第2講 能量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用 一、選擇題:每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~3題只有一項(xiàng)符合題目要求,第4~5題有多項(xiàng)符合題目要求. 1.(2019年齊齊哈爾一模)在光滑的絕緣水平面上,有一個(gè)正方形abcd,對(duì)角線的交點(diǎn)為O,頂點(diǎn)a、c分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,電荷量相等,如圖所示,若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子P置于b點(diǎn),自由釋放,粒子P將沿著對(duì)角線bd運(yùn)動(dòng),則在線段bd上(  ) A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大 B.O點(diǎn)電勢(shì)最低 C.粒子P在O點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大 D.粒子P在O點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 【答案】D 2.(2019年甘肅五市二模)如圖所示,一帶電小球質(zhì)量為m,用絲線懸掛于O點(diǎn),并在豎直平面內(nèi)擺

2、動(dòng),最大擺角為60°,水平磁場(chǎng)垂直于小球擺動(dòng)的平面,當(dāng)小球自左側(cè)擺到最低點(diǎn)時(shí),懸線上的張力恰為零,則小球自右側(cè)擺到最低點(diǎn)時(shí)懸線上的張力為(  ) A.0 B.2mg C.4mg D.6mg 【答案】C 3.(2018年陜西韓城三模)如圖所示,O點(diǎn)處有一固定的點(diǎn)電荷,虛線是等勢(shì)面,另外兩個(gè)質(zhì)量及電量絕對(duì)值相等的帶電粒子M、N以大小相同的速度射入點(diǎn)電荷的電場(chǎng),僅在電場(chǎng)力作用下兩個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中實(shí)線所示,取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.M、N帶異種電荷,M和O點(diǎn)處點(diǎn)電荷電性相同 B.M從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能先增大后減小 C.N從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的

3、過(guò)程中,動(dòng)能先減小后增大 D.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能比M在a點(diǎn)電勢(shì)能小 【答案】C 4.(2019年河南鄭州二模)如圖,MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌彎曲部分光滑,平直部分粗糙,固定在水平面上,右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻,平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高為h處由靜止釋放,到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處恰好停止.已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好,則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中(重力加速度為g)(  ) A.金屬棒中的最大電流為 B.金屬棒克服安培力做的功為mgh C.通過(guò)

4、金屬棒的電荷量為 D.金屬棒產(chǎn)生的電熱為mg(h-μd) 【答案】CD 5.(2018年山東泰安二模)如圖所示,水平面內(nèi)的等邊三角形ABC的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q分別固定于A、B兩點(diǎn).光滑絕緣直導(dǎo)軌CD的上端點(diǎn)D位于到A、B中點(diǎn)的正上方,且與A、B兩點(diǎn)的距離均為L(zhǎng).在D處質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球套在軌道上(忽略它對(duì)原電場(chǎng)的影響),并由靜止釋放,已知靜電力常量為k,重力加速度為g.忽略空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 B.小球到達(dá)CD中點(diǎn)時(shí),其加速度為零 C.小球剛到達(dá)C點(diǎn)時(shí),其動(dòng)能為mgL D.小球沿直軌道CD下滑過(guò)程中,其電勢(shì)能先

5、增大后減小 【答案】AC 【解析】根據(jù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的性質(zhì)可知,負(fù)電荷在D處的電場(chǎng)強(qiáng)度沿DB方向,正電荷在D處的電場(chǎng)強(qiáng)度沿AD方向,兩個(gè)點(diǎn)電荷的電量是相等的,所以兩個(gè)點(diǎn)電荷在D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等,則它們的合場(chǎng)強(qiáng)的方向沿AD、DB的角平分線;由庫(kù)侖定律得,A、B在D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EA=E=k,則D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)ED=EAcos 60°+EBcos 60°=k,故A正確;當(dāng)小球到達(dá)CD中點(diǎn)時(shí),小球受重力、支持力、正電荷的排斥力、負(fù)電荷的吸引力,對(duì)其受力分析可知,重力和支持力的合力與正電荷的排斥力和負(fù)電荷的吸引力的合力不在同一平面上,故兩個(gè)合力不可能平衡,故加速度不為零,故B錯(cuò)誤;由于C與D到A、B的

6、距離都等于L,結(jié)合等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)可知,C點(diǎn)與D點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,電場(chǎng)力不做功,故小球的電勢(shì)能不變,下落過(guò)程只有重力做功,即mg·=mv2,又幾何關(guān)系可知=L·sin 60°=L,小球的動(dòng)能Ek=mv2=mgL,故C正確,D錯(cuò)誤.故選AC. 二、非選擇題 6.(2019年資陽(yáng)模擬)如圖所示,一足夠大的傾角θ=30°的粗糙斜面上有一個(gè)粗細(xì)均勻的由同種材料制成的金屬線框abcd,線框的質(zhì)量m=0.6 kg,其電阻值R=1.0 Ω,ab邊長(zhǎng)L1=1 m,bc邊長(zhǎng)L2=2 m,與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.斜面以EF為界,EF上側(cè)有垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為M的物體用絕緣細(xì)線跨過(guò)光滑

7、定滑輪與線框相連,連接線框的細(xì)線與斜面平行且線最初處于松弛狀態(tài).現(xiàn)先釋放線框再釋放物體,當(dāng)cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)線框即以v=2 m/s的速度勻速下滑,在ab邊運(yùn)動(dòng)到EF位置時(shí),細(xì)線恰好被拉直繃緊(時(shí)間極短),隨即物體和線框一起做勻速運(yùn)動(dòng),t=1 s后開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng).取g=10 m/s2,求: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)細(xì)繩繃緊前,M下降的高度H; (3)系統(tǒng)在線框cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)至重新進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中損失的機(jī)械能ΔE. 【答案】(1)1 T (2)1.8 m (3)21.6 J 【解析】(1)線框cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)后受到的安培力 F=BIL1= 線框cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)勻速下滑,

8、由平衡條件得 mgsin θ-μmgcos θ-F=0,解得B=1 T. (2)由題意,線框第二次勻速運(yùn)動(dòng)方向向上,設(shè)其速度為v1,細(xì)線拉力為T(mén) 則勻速運(yùn)動(dòng)的速度v1== m/s=2 m/s 對(duì)線框,由平衡條件得 T-mgsin θ-μmgcos θ-=0 對(duì)物體,由平衡條件得T-Mg=0 設(shè)繩突然繃緊過(guò)程中繩子作用力的沖量為I,由動(dòng)量定理得 對(duì)線框:I=mv1-m(-v) 對(duì)物體:-I=Mv1-Mv0 繩繃緊前M自由下落v=2gH,解得H=1.8 m. (3)根據(jù)能量守恒定律得 線框勻速下滑過(guò)程Q1=mgL2sin θ 繩子突然繃緊過(guò)程Q2=Mv+mv2-(M+m)

9、v 線框勻速上滑過(guò)程Q3=MgL2-mgL2sin θ 損失的機(jī)械能ΔE=Q1+Q2+Q3,解得ΔE=21.6 J. 7.(2019年陜西韓城三模)某同學(xué)用如圖所示的裝置研究電磁阻尼現(xiàn)象.ACDE、FGHI為相互平行的軌道,AC、FG段是半徑為r的四分之一圓弧,CDE、GHI段在同一水平面內(nèi),CG連線與軌道垂直,兩軌道間距為L(zhǎng),在E、I端連接阻值為R的定值電阻,一長(zhǎng)度也為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)棒固定在軌道上緊靠A、F端,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,導(dǎo)棒的電阻也為R,其他電阻不計(jì),整個(gè)軌道處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,閉合開(kāi)關(guān)S,讓導(dǎo)棒由靜止釋放,導(dǎo)棒在下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌接

10、觸良好,當(dāng)導(dǎo)棒運(yùn)動(dòng)到與CG重合時(shí),速度大小為v,導(dǎo)棒最終靜止在水平軌道DE、HI段某處,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q,軌道DE、HI段粗糙且足夠長(zhǎng),其他部分光滑,重力加速度為g,求: (1)導(dǎo)棒運(yùn)動(dòng)到與CG重合時(shí),通過(guò)定值電阻R的電量; (2)導(dǎo)棒運(yùn)動(dòng)到與CG重合時(shí),導(dǎo)棒的加速度大??; (3)若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,再讓導(dǎo)棒從軌道上緊靠F、A處由靜止釋放,則導(dǎo)棒在HI、DE段滑行的距離x2是電鍵閉合時(shí),導(dǎo)棒滑下在HI、DE段滑行的距離x1的多少倍? 【答案】(1)q= (2)a= (3)= 【解析】(1)當(dāng)導(dǎo)棒運(yùn)動(dòng)到與CG重合時(shí),通過(guò)定值電阻R的電量 q=·Δt;=; =解得q= (2)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到與CG重合時(shí),回路中的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)E=BLv 回路中的電流為I== 導(dǎo)體棒受到的安培力F=BIL= 水平方向的加速度a== 導(dǎo)體棒做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度a2= 所以,合加速度a== (3)電鍵閉合時(shí),由于導(dǎo)體棒與定值電阻串聯(lián),因此導(dǎo)棒上產(chǎn)生的熱量也為Q; 根據(jù)能量守恒,導(dǎo)體棒因摩擦產(chǎn)生的熱量 Q1=mgr-2Q 若電鍵斷開(kāi),根據(jù)能量守恒可知,導(dǎo)體棒在HI、DE段因摩探產(chǎn)生的熱量Q2=mgr由功能關(guān)系Q1=μmgx1 Q2=μmgx2 因此== - 6 -

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