《新高三物理强化特训专题06 能量与动量观点在电磁学中的应用（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高三物理强化特训专题06 能量与动量观点在电磁学中的应用（解析版）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新高三物理强化特训专题六 能量与动量观点在电磁学中的应用（解析版）一、单选题1.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块()。A.在Q和P中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】当小磁块在光滑的铜管P中下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管产生感应电流,从而产生安培力,阻碍小磁块的运动,所以P做的不是自由落体运动。在塑料管内小磁块没有受到任何阻力,做自由落体运动,故A项错误。由A项分析可知,在铜管中运动的小磁块机械能不守恒,
2、而在塑料管中运动的小磁块机械能守恒,故B项错误。在铜管中小磁块受到安培力,则在P中的下落时间比在Q中的长,故C项正确。根据动能定理可知,因安培力做功产生热能,则至底部时在P中的速度比在Q中的小,故D项错误。【答案】C2.一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是AA点的电场强度比B点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同【答案】C【解析】由题图知B点的电场线比A点的密集，所以B点的电场强度比A点的大，故
3、A错误；根据沿电场线的方向电势降低可知，小球表面的电势比容器内表面的高，所以B错误；电场线的方向与等势面垂直，所以B点的电场强度方向与该处内表面垂直，故C正确；由于A、B两点在同一等势面上，故无论将检验电荷以怎样的路径从A点移到B点，电场力所做的功都为零，所以D错误3.如图所示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A点时的动能为100 J，在C点时动能减为零，D为AC的中点，那么带电小球在运动过程中()A.到达C点后小球不可能沿杆向上运动B.小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC
4、段克服摩擦力做的功不等C.小球在D点时的动能为50 JD.小球电势能的增加量等于重力势能的减少量【解析】如果电场力大于重力，则速度减为零后小球可能沿杆向上运动，选项A错误；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力，由于F洛qvB，故洛伦兹力减小，导致支持力和滑动摩擦力变化，故小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等，选项B正确；由于小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等，故小球在D点时的动能也就不一定为50 J，选项C错误；该过程是小球的重力势能、电势能、动能和系统的内能之和守恒，故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量，选项D错误。【答案】B4.
5、如图1所示，固定在倾角为30的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d1 m，其底端接有阻值为R2 的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B2 T的匀强磁场中。一质量为m1 kg(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。现杆在沿斜面向上、垂直于杆的恒力F10 N作用下从静止开始沿导轨向上运动距离L6 m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r2 ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g10 m/s2。则此过程()A.杆的速度最大值为4 m/sB.流过电阻R的电荷量为6 CC.在这一过程中，整个回路产生的热量为17.5 JD
6、.流过电阻R的电流方向为由c到d【解析】当杆达到最大速度时满足Fmgsin ，解得vm5 m/s，选项A错误；流过电阻R的电荷量q C3 C，选项B错误；回路产生的热量QFLmgLsin mv17.5 J，选项C正确；由右手定则可知流过R的电流方向从d到c，选项D错误。【答案】C5.如图所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小球压在弹簧上，但与弹簧不拴接，开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止。撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会
7、撞击到上极板，已知小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.与弹簧分离时小球的动能为mghqEhB.从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为mghqEhC.从开始运动到与弹簧分离，小球减少的电势能为D.撤去外力时弹簧的弹性势能为mv2(qEmg)h【解析】根据动能定理可知，合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量，所以小球与弹簧分离时的动能为EkqEhmghEp，选项A错误；从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为Emghmv2qEhEp，选项B错误；小球减少的电势能为qEh，故选项C错误；从撤去外力到小球与弹簧分离，由动能定理可知，mv2EpqEhmgh，所以
8、Epmv2(qEmg)h，选项D正确。【答案】D6.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中（）APQ中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大【答案】 C【解析】设PQ左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3R-Rx，所以外电路的总电阻为，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，
9、所以B错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流：先较小后增大，故A错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即F=BIL，拉力的功率P=BILv，先减小后增大，所以C正确；外电路的总电阻最大为3R/4，小于电源内阻R，又外电阻先增大后减小，所以外电路消耗的功率先增大后减小，故D错误。&网7.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中Ox2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2x3段是直线,则下列说法正确的是()。A.x1处电场强度不为零B.粒子在Ox2段做匀变速运动,x2x3段做匀速直线运动C.x2x3段的电场强度
10、大小方向均不变,为一定值D.在O、x1、x2、x3处电势O、1、2、3的关系为32=O1【解析】根据Ep=q,E=x,得E=1qEpx。Ep-x图象切线的斜率等于Epx,根据数学知识可知,x1处切线斜率为零,则x1处电场强度为零,故A项错误。x2x3段斜率不变,电场强度不变,C项正确。由图看出在Ox1段图象切线的斜率不断减小,由上式知电场强度减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,粒子做非匀变速运动;x1x2段图象切线的斜率不断增大,电场强度增大,粒子所受的电场力增大,粒子做非匀变速运动,故B项错误。根据Ep=q,粒子带负电,q0,可知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有32=O1,D项错
11、误。【答案】C8.如图甲所示,左侧接有定值电阻R=2 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=1 T,导轨间距L=1 m。一质量m=2 kg,阻值r=2 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,若金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.25,则从起点处到位移x=1 m 的过程中(g=10 m/s2)()。A.金属棒克服安培力做的功W1=0.5 JB.金属棒克服摩擦力做的功W2=4 JC.整个系统产生的总热量Q=4.25 JD.拉力做的功W=9.25 J【解析】平均速度v=1m/s,金属棒克服安培力做的功W1=BBLv-R+rLx=
12、B2L2R+rvx,解得W1=0.25J,A项错误;金属棒克服摩擦力做的功W2=mgx=5J,B项错误;整个系统产生的总热量Q=W1+W2=5.25J,C项错误;根据动能定理可得,拉力做的功W=W1+W2+12mv2=9.25J,D项正确。【答案】D9.如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域和内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,和之间无磁场。一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域上边界H处由静止释放,在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同。下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是()
13、。【解析】导体棒从距区域上边界H处由静止释放,做自由落体运动,由于导体棒在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同,说明导体棒穿过磁场的过程必定做减速运动,导体棒所受的安培力大于重力,而速度减小,产生的感应电动势减小,感应电流减小,导体棒所受的安培力减小,合力减小,则导体棒的加速度减小,v-t图象的斜率逐渐减小,且根据两个过程的相似性可知进磁场和出磁场的速度相同,C项正确,A、B、D三项错误。【答案】C10.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方d2处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始
14、下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移d3,则从P点开始下落的相同粒子将()。A.打到下极板上B.在下极板处返回C.在距上极板d2处返回D.在距上极板25d处返回【解析】未平移下极板时,根据动能定理有mg32d=qU,将下极板向上平移d3,从P点开始下落的相同粒子到达下极板处重力做的功mg76dqU,所以A、B两项错误;设粒子距上极板x处返回,根据动能定理有mgd2+x=qUd-d3x,联立解得x=25d,C项错误,D项正确。【答案】D11.如图所示，间距为、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端有一阻值为的电阻，一质量为、电阻也为的金属棒横
15、跨在导轨上，棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，金属棒以初速度沿导轨向右运动，在金属棒整个运动过程中，下列说法正确的是A金属棒端电势比端高B金属棒克服安培力做的功等于电阻上产生的焦耳热C金属棒运动 的位移为D金属棒运动的位移为【答案】D【解析】由右手定则可知，金属棒上电流的方向是，说明端电势比端低，A错误；由能量守恒知金属棒克服安培力做的功等于电阻和金属棒上产生的焦耳热，B错误；由动量定理，整个过程中感应电荷量，又，联立得，故金属棒的位移，C错误，D正确。12.某空间存在一电场，电场中的电势在x轴上的分布如图所示，下列说法正确的是A在轴上，从到电场强度方向向左B在轴上，从到电场强度先增大后减小C把一负电荷沿轴正向从移到，电场力先减小后增大D把一负电荷从移到，电场力做负功【答案】C【解析】在轴上，从到电势先降低后升高，可知电场强度方向先向右后向左，A项错误；因图像的斜率等于电场强度，可知从到电场强度先减小后增大，B项错误；由知把一负电荷沿轴正向从移到，电场力先减小后增大，C项正确；由知，把一负电荷从移到电势能
