（浙江专用）2019版高考物理大二轮复习优选习题 专题综合训练4.doc

专题综合训练(四)1.如图所示,开关s闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻r1断路,则下列说法中正确的是()a.电流表示数变小b.电压表示数变小c.电源内电路消耗的功率变大d.r3消耗的功率变大2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为m0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为u0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为u。该同学的身高和质量分别为()a.v(t0-t),m0u0ub.v(t0-t)2,m0u0uc.v(t0-t),m0u0(u-u0)d.v(t0-t)2,m0u0(u-u0)3.如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两极板间有一个带负电的试探电荷固定在p点。静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地。以e表示两板间的电场强度,表示p点的电势,ep表示该试探电荷在p点的电势能,表示静电计指针的偏角。若保持负极板不动,将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是()a.e增大,降低,ep减小,增大b.e不变,降低,ep增大,减小c.e不变,升高,ep减小,减小d.e减小,升高,ep减小,减小4.如图所示,a为电解槽,m为电动机,n为电炉子,恒定电压u=12 v,电解槽内阻ra=2 ,当s1闭合,s2、s3断开时,电流表a示数为6 a;当s2闭合,s1、s3断开时,a示数为5 a,且电动机输出功率为35 w;当s3闭合,s1、s2断开时,a示数为4 a。求:(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?(2)电动机的内阻是多少?(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 a,电动机启动时电流表读数为58 a,若电源电动势为12.5 v,内阻为0.05 。电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了多少?6.如图所示,在倾角为30的斜面上固定一光滑金属导轨cdefg,ohcdfg,def=60,cd=de=ef=fg=ab2=l,一根质量为m的导体棒ab在电机的牵引下,以恒定的速度v0沿oh方向从斜面底部开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端,aboh,金属导轨的cd、fg段电阻不计,def段与ab棒材料、横截面积均相同,单位长度电阻为r,o是ab棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上磁感应强度为b的匀强磁场中。求:(1)导体棒在导轨上滑行时电路中电流的大小;(2)导体棒运动到df位置时ab两端的电压;(3)将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。7.如图,质量为m的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒pq放置在导轨上,始终与导轨接触良好,pqbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为l,开始时pq左侧导轨的总电阻为r,右侧导轨单位长度的电阻为r0。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为b。在t=0时,一水平向左的拉力f垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;(2)经过多少时间拉力f达到最大值,拉力f的最大值为多少?(3)某一过程中回路产生的焦耳热为q,导轨克服摩擦力做功为w,求导轨动能的增加量。8.如图甲所示,两根完全相同的光滑平行导轨固定,每根导轨均由两段与水平成=30的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成,导轨两端均连接电阻,阻值r1=r2=2 ,导轨间距l=0.6 m。在右侧导轨所在斜面的矩形区域m1m2p1p2内分布有垂直斜面向上的磁场,磁场上下边界m1p1、m2p2的距离d=0.2 m,磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,在右侧导轨斜面上与m1p1距离s=0.1 m处,有一根阻值r=2 的金属棒ab垂直于导轨由静止释放,恰好独立匀速通过整个磁场区域,重力加速度g取10 m/s2,导轨电阻不计。求:(1)ab在磁场中运动的速度大小v;(2)在t1=0.1 s时刻和t2=0.25 s时刻电阻r1的电功率之比;(3)电阻r2产生的总热量q总。9.如图所示,两根间距为l的金属导轨mn和pq,电阻不计,左端弯曲部分光滑,水平部分导轨与导体棒间的动摩擦因数为,水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场,右端有另一匀强磁场,其宽度也为d,但方向竖直向下,两磁场的磁感应强度大小均为b0,相隔的距离也为d。有两根质量为m的金属棒a和b与导轨垂直放置,金属棒a电阻为r,金属棒b电阻为r,b棒置于磁场中点c、d处。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动。(1)当a棒在磁场中运动时,若要使b棒在导轨上保持静止,则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0,求h0的大小;(2)若将a棒从弯曲导轨上高度为h(hh0)处由静止释放,a棒恰好能运动到磁场的左边界处停止,求此过程中金属棒b上产生的电热qb;(3)若将a棒仍从弯曲导轨上高度为h(hh0)处由静止释放,为使a棒通过磁场时恰好无感应电流,可让磁场的磁感应强度随时间而变化,将a棒刚进入磁场的时刻记为t=0,此时磁场的磁感应强度为b0,试求出在a棒通过磁场的这段时间里,磁场的磁感应强度随时间变化的关系式。10.如图所示,顶角=45的金属导轨mon固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为b的匀强磁场中。一根与on垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨mon向左滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。导体棒与导轨接触点的a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角o处,求:(1)t时刻流过导体棒的电流i的大小和方向。(2)导体棒做匀速直线运动时水平外力f的表达式。(3)导体棒在0t时间内产生的焦耳热q。专题综合训练(四)1.d解析 电路结构为r2和r3串联之后再和r1并联,电压表测量r2两端电压,电流表测量r2和r3的电流,若r1断路,则外电路电阻增大,总电流减小,根据闭合电路欧姆定律e=u+ir可得路端电压u增大,即r2和r3所在支路两端的电压增大,而r2和r3的电阻不变,所以通过r2和r3的电流增大,即电流表示数增大,r2两端电压ur2=ir2r2,故r2两端电压增大,即电压表示数增大,a、b错误;总电流减小,则内电路消耗的功率p=i2r减小,c错误;由于r3恒定,通过r3的电流增大,所以r3消耗的电功率增大,d正确。2.d解析 当测重台没有站人时,2x=vt0;站人时,2(x-h)=vt,解得h=12v(t0-t);无人站立时,u0=km0g;有人时,u=k(m0g+mg),解得:m=m0u0(u-u0),故d正确。3.c解析 将正极板适当向右水平移动,两板间的距离减小,根据电容的决定式c=s4kd可知,电容c增大,因平行板电容器充电后与电源断开,则电容器的电荷量q不变,由c=qu得,板间电压u减小,因此夹角减小,再依据板间电场强度e=ud=qcd=4kqs,可见e不变;p点到正极板距离减小,且正极接地,由公式u=ed得,p点的电势增加,负电荷在p点的电势能减小,故a、b、d错误,c正确。4.答案 (1)2 72 w(2)1 (3)16 w解析 (1)当s1闭合,s2、s3断开时,只有电炉子接入电路,因电炉子为纯电阻,由欧姆定律可知电炉子的电阻r=ui1=2 其发热功率pr=ui1=126 w=72 w。(2)当s2闭合,s1、s3断开时,电动机为非纯电阻,由能量守恒定律得:ui2=i22rm+p输出代入数据解得:rm=1 (3)当s3闭合,s1、s2断开时,电解槽工作,由能量守恒定律得:p化=ui3-i32ra代入数据解得:p化=16 w。5.答案 43.2 w解析 电动机不启动时,灯泡的电压为电源路端电压,设为ul,电动机启动后灯泡电压仍为路端电压,设为ul由闭合电路欧姆定律得i=er+r解得:r=1.2 灯泡消耗功率为pl=ei-i2r=120 w电动机启动后,路端电压ul=e-ir=9.6 v灯泡消耗电功率为pl=ul2r=76.8 w所以灯泡功率降低了p=(120-76.8) w=43.2 w6.答案 (1)bv02r(2)53blv0(3)4+34mgl+b2l2v03r解析 (1)导体棒在导轨上匀速滑行时,感应电动势e=blv0回路总电阻为r总=3lr则感应电流为:i=er总联立解得:i=bv03rab棒滑到df处时,ab两端的电压uba=uda+ufd+ubf又有:uda+ubf=blv0可得:udf=23blv0则有:uba=uda+ufd+ubf=53blv0(3)导体棒从底端拉到顶端电机做的功:w=ep+q1+q2增加的重力势能ep=mg(2l+lcos 30)sin 30=4+34mglab棒在def轨道上滑动时产生的热量q1=w安,此过程中,电流i不变,故q1=w安=0+f安max232l=3b2l2v012r电流不变,电阻不变,所以ab棒在cdef导轨上滑动时产生的热量q2=i2r总t=bv03r23lrlv0=b2l2v03r所以:w=4+34mgl+b2l2v03r7.答案 (1)e=blat,i=blatr+r0at2(2)t=rar0fm=ma+mg+12(1+)b2l2arr0(3)w-qmgma解析 (1)回路中感应电动势e=blv导轨做初速度为零的匀加速运动,故导轨速度v=at则回路中感应电动势随时间变化的表达式e=blat又x=12at2回路中总电阻r总=r+2r012at2=r+ar0t2回路中感应电流随时间变化的表达式i=er总=blatr+r0at2(2)导轨受到外力f,安培力fa,摩擦力ff;fa=bil=b2l2atr+r0at2ff=(mg+fa)=mg+b2l2atr+r0at2由牛顿第二定律f-fa-ff=ma解得f=ma+mg+(+1)b2l2art+r0at由数学知识得,当rt=ar0t,即t=rar0时外力f取最大值所以fm=ma+mg+(+1)b2l22arr0(3)设此过程中导轨运动距离为s,由动能定理,w合=ek,w合=mas摩擦力做功w=mgs+wa=mgs+q所以s=w-qmg导轨动能的增加量ek=maw-qmg8.答案 (1)1 m/s(2)41(3)0.01 j解析 (1)由mgssin =12mv2得v=1 m/s(2)金属棒从释放到运动至m1p1所用的时间t=vgsin=0.2 s在t1=0.1 s时,金属棒还没进入磁场,有e1=t=btld=0.6 v此时,r2与金属棒并联后再与r1串联r总=3 u1=e1rr1=0.4 v由图乙可知,t=0.2 s后磁场保持不变,ab经过磁场的时间t=dv=0.2 s故在t2=0.25 s时ab还在磁场中运动,电动势e2=blv=0.6 v此时r1与r2并联,r总=3 ,得r1两端电压u1=0.2 v电功率p=u2r,故在t1=0.1 s和t2=0.25 s时刻电阻r1的电功率的比值p1p2=u12u22=41(3)设金属棒ab的质量为m,ab在磁场中运动时,通过ab的电流i=e2r总金属棒ab受到的安培力fa=bil又mgsin =bil解得m=0.024 kg在00.2 s内,r2两端的电压u2=0.2 v,产生的热量q1=u22r2t=0.004 j金属棒ab最终将在m2p2下方的轨道区域内往返运动,到m2p2处的速度为零,由功能关系可得在t=0.2 s后,整个电路最终产生的热量q=mgdsin +12mv2=0.036 j由电路关系可得r2产生的热量q2=16q=0.006 j故r2产生的总热量q总=q1+q2=0.01 j9.答案 (1)2m2g(r+r)22b04l4(2)(mgh-mg2d)rr+r(3)b0-2b0d2ght-12gt2解析 (1)因为a棒进入磁场后做减速运动,所以只要刚进入时b棒不动,b就可以静止不动。对a棒:由机械能守恒得:mgh0=12mv02根据闭合电路欧姆定律有:i=er+r感应电动势:e=b0lv0对b棒:b0il=mg联立解得:h0=2m2g(r+r)22b04l4(2)由全过程能量守恒与转化规律:mgh=mg2d+q总热量为:q=(mgh-mg2d)解得金属棒b上产生的电热:qb=(mgh-mg2d)rr+r(3)a棒通过磁场时恰好无感应电流,说明感应电动势为零,根据法拉第电磁感应定律:e=t在t0的前提下,=0即保持不变对a棒,由机械能守恒知:mgh=12mv2a棒进入磁场后,由牛顿第二定律得a=g经过时间t,a棒进入磁场的距离x=vt-12at2磁通量=b0l(d-x)-12bdl