《2019高考物理二轮复习第14讲应用三大观点破解力电综合问题专题训练(含答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考物理二轮复习第14讲应用三大观点破解力电综合问题专题训练(含答案)（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第 14 讲应用三大观点破解力电综合问题 非选择题 ( 共 80 分) 1.(12 分) 如图 ,ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和 MN 是两根用细线连接的金属杆, 其 质量分别为m和 2m。 竖直向上的外力F 作用在杆MN 上, 使两杆水平静止, 并刚好与导轨接触; 两杆的总电 阻为 R,导轨间距为l 。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中 , 磁场方向与导轨所在平面垂直。导 轨电阻可忽略, 重力加速度为g。在 t=0 时刻将细线烧断, 保持 F 不变 , 金属杆和导轨始终接触良好。求: (1) 细线烧断后 , 任意时刻两杆运动的速度之比; (2) 两杆分别达到
2、的最大速度。 2.(12 分) 如图所示 , 足够长的粗糙斜面与水平面成 =37角放置 , 在斜面上虚线aa 和 bb 与斜面底边 平行 ,且间距为d=0.1 m,在 aa 、 bb 围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场, 磁感应强度为B=1 T; 现有一质量为m=10 g、总电阻为R=1 、边长也为d=0.1 m 的正方形金属线圈MNPQ, 其初始位置PQ边 与 aa 重合 , 现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动, 当金属线圈从最高点返回到磁场区域时, 线圈 刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为=0.5, 不计其他阻力, 求:( 取 g=10 m/s 2,sin 37=
3、0.6,cos 37 =0.8) (1) 线圈向下返回到磁场区域时的速度; (2) 线圈向上离开磁场区域时的动能; (3) 线圈向下通过磁场区域过程中, 线圈中产生的焦耳热。 2 3.(12 分) 如图所示 ,P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨, 间距 L1=0.5 m, 处在竖直向下、磁感 应强度大小B1=0.5 T的匀强磁场中。导体杆ef 垂直于 P、Q放在导轨上 , 在外力作用下向左做匀速直线 运动。 质量为 m=0.1 kg 的正方形金属框abcd 置于竖直平面内, 其边长为 L2=0.1 m,每边电阻均为r=0.1 。 金属框的两顶点a、b 通过细导线与导轨相连。磁感应强度大
4、小B2=1 T 的匀强磁场垂直金属框abcd 向里 , 金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对a、 b 点的作用力 ,g 取 10 m/s 2, 求 : (1) 通过 ab 边的电流Iab; (2) 导体杆 ef 的运动速度v。 3 4.(14 分) 如图所示 , 两根足够长的光滑金属导轨ab、 cd 与水平面成=30固定 , 导轨间距离为l=1 m, 电阻不计 , 一个阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端,整个系统置于匀强磁场中, 磁 感应强度方向与导轨所在平面垂直, 磁感应强度大小为B=1 T。现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒 MN从图示位置由静止开始释放。金
5、属棒下滑过程中与导轨接触良好。改变电阻箱的阻值R,测定金属棒 的最大速度vm, 得到- 的关系如图乙所示。取g=10 m/s 2。求 : (1) 金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值 ; (2) 当电阻箱R取 2 , 且金属棒的加速度为时, 金属棒的速度。 5.(14 分) 如图所示 , 两根半径为r 的 圆弧轨道间距为L, 其顶端 a、 b与圆心处等高 , 轨道光滑且电阻不计, 在其上端连有一阻值为R的电阻 , 整个装置处于辐向磁场中, 圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B。 将一根长度稍大于L、质量为 m 、电阻为 R0的金属棒从轨道顶端ab 处由静止释放。已知当金属棒到达如 4 图所示的c
6、d 位置 ( 金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为) 时, 金属棒的速度达到最大; 当金属棒到达 轨道底端ef 时, 对轨道的压力为1.5mg。求 : (1) 当金属棒的速度最大时, 流经电阻R的电流大小和方向; (2) 金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量 ; (3) 金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量。 6.(16 分)(2018 湖北四地七校联考) 如图所示 , 相距 L=0.5 m的平行导轨MNS 、PQT处在磁感应强度B=0.4 T 的匀强磁场中 , 水平导轨处的磁场方向竖直向上,光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下。 质量均为m=40 g、电阻均为R=
7、0.1 的导体棒ab、cd 均垂直放置于导轨上, 并与导轨接触良好,导轨电 阻不计。质量为M=200 g 的物体 C,用绝缘细线绕过光滑的定滑轮分别与导体棒ab、cd 相连接。细线沿 导轨中心线且在导轨平面内, 细线及滑轮质量不计。已知倾斜导轨与水平面的夹角=37, 水平导轨与 ab 棒间的动摩擦因数=0.4 。重力加速度g=10 m/s 2, 水平导轨足够长 , 导体棒 cd 运动中始终不离开倾 斜导轨。物体C由静止释放 , 当它达到最大速度时下落高度h=1 m, 试求这一运动过程中:(sin 37=0.6,cos 37 =0.8) 5 (1) 物体 C能达到的最大速度vm是多少 ; (2)
8、 系统产生的热量是多少; (3) 连接 cd 棒的细线对cd 棒做的功是多少。 6 答案精解精析 非选择题 1.答案(1)2 1 (2) 解析(1) 设任意时刻MN 、MN 杆的速度分别为v1、v2。 因为系统所受合外力为零, 所以 MN和 MN 系统动量守恒 mv1-2mv2=0 解得 v1v2=21 (2) 当两杆达到最大速度时 对 MN 则有 2mg-F安=0 E=Bl(v 1+v2),I=,F安=BIl 联立解得v1=,v2= 2.答案(1)2 m/s (2)0.1 J (3)0.004 J 解析(1) 金属线圈向下进入磁场时, 有 mg sin =mg cos +F安 其中 F安=B
9、Id,I=,E=Bdv 解得 v=2 m/s (2) 设最高点离bb 的距离为x, 则 v 2=2ax,mg sin -mg cos =ma 根据动能定理有 Ek1-Ek=mg cos 2x, 其中 Ek=mv 2 解得 Ek1=0.1 J (3) 向下匀速通过磁场区域过程中, 有 mg sin 2d- mg cos 2d+W安=0 Q=-W安 7 解得 Q=0.004 J 3.答案(1)7.5 A (2)3 m/s 解析(1) 设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为Iab,dc 边的电流为Idc 有 Iab=I,I dc=I 金属框受重力和安培力, 处于静止状态 , 有 mg=B2I
10、abL2+B2IdcL2 联立解得I=10 A,I ab=7.5 A (2) 设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,则 E=B1L1v 设 ad、dc、cb 三边电阻串联后与ab 边电阻并联的总电阻为R,则 R=r 根据闭合电路欧姆定律, 有 I= 解得 v=3 m/s 4.答案(1)0.2 kg 2 (2)0.5 m/s 解析(1) 金属棒以速度vm下滑时 , 根据法拉第电磁感应定律有E=Blvm 由闭合电路欧姆定律有E=I 当金属棒以最大速度vm下滑时 ,根据平衡条件有 BIl=mg sin 由以上各式整理得=+ 由-图像可知=1,=0.5 解得 m=0.2 kg,R0=2 (2) 设此时金
11、属棒下滑的速度为v, 根据法拉第电磁感应定律有 E=I, 又 E=Blv 8 当金属棒下滑的加速度为时, 根据牛顿第二定律有 mg sin -BIl=m 联立解得v=0.5 m/s 5.答案(1), 方向为 aRb (2)(3) 解析(1) 金属棒速度最大时, 在轨道切线方向所受合力为0, 则有 mg cos =BIL 解得 I=, 流经 R的电流方向为aRb (2) 金属棒滑到轨道底端的整个过程中, 穿过回路的磁通量变化量为 =BS=B L= 平均电动势= 平均电流= 则流经电阻R的电量 q=t= (3) 在轨道最低点时, 由牛顿第二定律得FN-mg=m 据题意有FN=1.5mg 由能量守恒
12、定律得Q=mgr-mv 2 =mgr 电阻 R上热量 QR=Q= 6.答案(1)2 m/s (2)1.2 J (3)0.84 J 9 解析(1) 设物体 C达到的最大速度为vm, 由法拉第电磁感应定律得回路的感应电动势为E=2BLvm 由闭合电路欧姆定律得回路中的电流为I= 导体棒 ab、cd 受到的安培力为F=BLI 设连接导体棒ab 与 cd 的细线中张力大小为T1, 连接导体棒ab 与物体 C的细线中张力大小为T2, 导 体棒 ab、cd 及物体 C的受力如图 , 由平衡条件得: T1=mg sin 37 +F T2=T1+F+f T2=Mg 其中 f= mg 解得 vm=2 m/s (2) 系统在该过程中产生的热量为Q1, 由能量守恒定律得 Mgh=(2m+M)+mgh sin 37 +Q1 解得 Q1=1.2 J (3) 运动过程中由于摩擦产生的热量Q2=mgh=0.16 J 由第 (2) 问的计算结果知, 这一过程中电流产生的热量Q3=Q1-Q2=1.04 J 又因为 ab 棒、 cd 棒的电阻相等 , 故电流通过cd 棒产生的热量Q4=0.52 J 对导体棒cd, 设这一过程中细线对其做的功为W,则由能量守恒定律得 W=mgh sin 37 +m+Q4 解得 W=0.84 J
