2011走向高考,贾凤山,高中总复习,物理,9-3.pdf

第九章第三讲第九章第三讲 一 选择题 1 如图甲 乙 丙中 除导体棒 ab 可动外 其余部分均固定不动 甲图中的电容器 C 原来不带电 设导体棒 导轨和直流电源的电阻均可忽略 导体棒和导轨间的摩擦也不计 图中装置均在水平面内 且都处于方向垂直水平面 即纸面 向下的匀强磁场中 导轨足够 长 现给导体棒 ab 一个向右的初速度 v0 在甲 乙 丙三种情形下导体棒 ab 的最终运动 状态是 A 三种情形下导体棒 ab 最终都做匀速运动 B 甲 丙中 ab 棒最终将以不同速度做匀速运动 乙中 ab 棒最终静止 C 甲 丙中 ab 棒最终将以相同速度做匀速运动 乙中 ab 棒最终静止 D 三种情形下导体棒 ab 最终都静止 答案 B 解析 甲图中 ab 棒运动后给电容器充电 当充电完成后 棒以一个小于 v0的速度向 右匀速运动 乙图中构成了回路 最终棒的动能完全转化为电热 棒停止运动 丙图中棒先 向右减速为零 然后反向加速至匀速 故正确选项为 B 2 长为 4L 的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架 框架放在光滑的水平桌面 上 另一根长为 L 的同种材料 同样粗细的金属杆搁在其上 如图所示 匀强磁场垂直穿 过框架平面 不计一切摩擦 当直杆 ab 获得一个初速度沿框架从左向右运动的过程中 A 任一时刻 ab 杆的加速度大小均是框架加速度大小的 4 倍 B 任一时刻 ab 杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同 C ab 杆对地做匀减速运动 框架对地做匀加速运动 D 任一时刻 ab 杆的发热功率均是框架发热功率的1 4 答案 A 解析 任一时刻 ab 和框架所受的安培力大小相等 方向相反 由于 ab 质量只有框架 质量的 1 4 故 ab 杆的加速度大小是框架加速度大小的4 倍 A 正确 B错误 由于安培力 大小变化 ab 杆和框架的加速度是变化的 C 错 ab 杆在框架上滑动时 框架的等效电阻 不断变化 D 错误 3 如图所示 闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中 磁场足够大 从 ab 边开始进入磁场到 cd 边刚进入磁场的这段时间内 线框运动的速度 时间图象不可能是 答案 B 解析 当 ab 边刚进入磁场时 若线框所受安培力等于重力 则线框在从 ab 边开始进 入磁场到 cd 边刚进入磁场前做匀速运动 故 A 是可能的 当 ab 边刚进入磁场时 若线框 所受安培力小于重力 则线框做加速度逐渐减小的加速运动 最后可能做匀速运动 故 C 情况也可能 当 ab 边刚进入磁场时 若线框所受安培力大于重力 则线框做加速度逐渐减 小的减速运动 最后可能做匀速运动 故 D 可能 线框在磁场中不可能做匀变速运动 故 B 项是不可能的 应选 B 4 2009 浙江台州 如图所示 两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中 磁场垂直导轨 所在平面 金属棒 ab 可沿导轨自由滑动 导轨一端跨接一个定值电阻 R 导轨电阻不计 现 将金属棒沿导轨由静止向右拉 若保持拉力F 恒定 经时间 t1后速度为 v 加速度为 a1 最 终以速度 2v 做匀速运动 若保持拉力的功率 P 恒定 棒由静止经时间 t2后速度为 v 加速 度为 a2 最终也以速度 2v 做匀速运动 则 A t2 t1 B t1 t2 C a2 2a1 D a2 3a1 答案 BD 解析 若保持拉力 F 恒定 在 t1时刻 棒 ab 切割磁感线产生的感应电动势为 E BLv 其所受安培力 FB BIL B 2L2v R 由牛顿第二定律 有 F B 2L2v R ma1 由题意 棒最终以 2v 做匀速运动 则 F 2B 2L2v R 故 a1 B 2L2v mR 若保持拉力的功率 P 恒定 在 t2时刻 有P v B2L2v R ma2 棒最终也以 2v 做匀速运动 则 P 2v 2B2L2v R 故 a2 3B 2L2v mR 3a1 选项 D 正确 C 错误 由以上分析可知 在瞬时速度相同的情况下 恒力 F 作用时棒产生的加速度比拉力 的功率 P 恒定时产生的加速度小 故 t1 t2 选项 B正确 A 错误 5 如图所示 一个边长为 a 电阻为 R 的等边三角形线框 在外力作用下 以速度 v 匀速穿过宽均为 a 的两个匀强磁场 这两个磁场的磁感应强度大小相等 方向相反 线框的 运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直 取逆时针方向的电流为正 若从图示位置开始计时 关于线框中产生的感应电流 i 与运动时间 t 之间的函数图象 正确的是 答案 A 解析 根据楞次定律 电流应先为逆时针 故 B错 当线框同时在两个磁场中切割磁 感线的时候 形成同向电流 所以峰值应为谷值的一半 C错 根据公式 BLvsin 可知 L 故图象应为分段线性函数 故 A 正确 D 错误 6 2010 浙江省部分重点中学联考 如图 a 所示 在光滑水平面上用恒力 F 拉质量为 m 的单匝均匀正方形铜线框 边长为 a 在 1 位置以速度 v0进入磁感应强度为 B 的匀强磁场 并开始计时 t 0 若磁场的宽度为 b b 3a 在 3t0时刻线框到达 2 位置速度又为 v0并开始 离开匀强磁场 此过程中 v t 图象如图 b 所示 则 A t 0 时 线框右侧边 MN 的两端电压为 Bav0 B 在 t0时刻线框的速度为 v0 Ft0 m C 线框完全离开磁场的瞬间 位置 3 的速度一定比 t0时刻线框的速度大 D 线框从进入磁场 位置 1 到完全离开磁场 位置 3 的过程中产生的电热为 2Fb 答案 D 解析 t 0 时 线框右侧边 MN 的两端电压为外电压 为3 4Bav0 A 项错误 从 t0 时 刻至 3t0时刻线框做匀加速运动 加速度为F m 故在 t0 时刻的速度为 v0 2at0 v0 2Ft0 m B 项错误 因为 t 0 时刻和 t 3t0时刻线框的速度相等 进入磁场和穿出磁场的过程中受力 情况相同 故在位置 3 时的速度与 t0时刻的速度相等 C 项错误 线框在位置 1 和位置 3 时的速度相等 根据动能定理 外力做的功等于克服安培力做的功 即有 Fb Q 所以线 框穿过磁场的整个过程中 产生的电热为 2Fb D 项正确 7 如图所示 相距为 d 的两条水平虚线 L1 L2之间是方向水平向里的匀强磁场 磁感 应强度为 B 质量为 m 电阻为 R 的正方形线圈 abcd 边长为 L L d 将线圈在磁场上方高 h 处由静止释放 cd 边刚进入磁场时速度为 v0 cd 边刚离开磁场时速度也为 v0 则线圈穿 越磁场的过程中 从 cd 边刚入磁场一直到 ab 边刚离开磁场 A 感应电流做功为 mgl B 感应电流做功为 2mgd C 线圈的最小速度可能为mgR B2L2 D 线圈的最小速度一定为 2g h L d 答案 BCD 解析 根据 cd 边刚进入磁场和 cd 边刚离开磁场时速度大小相等 对这一过程应用动 能定理可得线圈进入磁场的过程克服安培力做功为 mgd 出磁场的过程同样要克服安培力做 功 mgd 所以总共产生电能 2mgd 则感应电流做功 2mgd 所以 A 错误 B 正确 若进入 过程中出现匀速运动情况 则安培力与重力相等 mg B 2L2v min R 所以存在最小速度为mgR B2L2的 可能 C 正确 对整个过程应用动能定理可得 D 正确 8 如图所示 ab cd 是固定在竖直平面内的足够长的金属框架 除 bc 段电阻为 R 其 余电阻均不计 ef 是一条不计电阻的金属杆 杆两端与 ab 和 cd 接触良好且能无摩擦下滑 下滑时 ef 始终处于水平位置 整个装置处于垂直框面的匀强磁场中 ef 从静止下滑 经过 一段时间后闭合开关 S 则在闭合 S 后 A ef 的加速度可能大于 g B 闭合 S 的时刻不同 ef 的最终速度也不同 C 闭合 S 的时刻不同 ef 最终匀速运动时电流的功率也不同 D ef 匀速下滑时 减少的机械能等于电路消耗的电能 答案 AD 解析 闭合前 ef 自由落体 到闭合时 设瞬时速度为 v 此时 ef 所受安培力F安 B 2l2v R F安可能出现大于 2mg 的情况 故 A 正确 不同时刻闭合 S 可能会出现三种情况 1 F安 mg 时 ef 正好从此时匀速运动 速度 v mgR B2l2 2 F安mg 时 ef 减速至 F安 mg 后再匀速运动 此时速度 v mgR B2l2 所以最终速度 v mgR B2l2及最大功率 P E2 R B 2l2v2 R 与 S 闭合时刻无关 匀速下滑时重力势 能 电能 内能 所以应选 A D 二 非选择题 9 由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同 所以在运行过 程中 穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化 这样将会导致 现象发生 从而消 耗国际空间站的能量 为了减少这类消耗 国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能 填 大 或 小 一些 答案 电磁感应 大 解析 电阻率较大 电阻也较大 同样的电磁感应现象 产生的电动势一定 由 P U 2 R 可知 电阻较大时 消耗的电功率较小 可以减少能量消耗 10 2009 合肥市一模 如图所示 光滑的金属导轨间距为 L 导轨平面与水平面成 角 导轨下端接有阻值为 R 的电阻 质量为 m 的金属细杆 ab 与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上 弹簧劲度系数为 k 上端固定 弹簧与导轨平面平行 整个装置处在垂直于导轨平面斜向上 的匀强磁场中 磁感应强度为 B 现给杆一沿导轨向下的初速度 v0 杆向下运动至速度为零 后 再沿导轨平面向上运动达最大速度 大小为 v1 然后减速为零 再沿导轨平面向下运 动 一直往复运动到静止 导轨与金属细杆的电阻忽略不计 试求 1 细杆获得初速度瞬间 通过 R 的电流大小 2 当杆速度为 v1时离最初静止时位置的距离 L1 3 杆由初速度 v0开始运动直到最后静止 电阻 R 上产生的焦耳热 Q 答案 1 BLv0 R 2 B 2L2v 1 kR 3 1 2mv 2 0 解析 1 由 E BLv0 I0 E R 可得 I0 BLv0 R 2 设杆最初静止不动时弹簧伸长 x0 kx0 mgsin 当杆的速度为 v1时弹簧伸长 x1 kx1 mgsin BI1L 此时 I1 BLv1 R L1 x1 x0 得 L1 B 2L2v 1 kR 3 杆最后静止时 杆在初始位置 由能量守恒可得 Q 1 2mv 2 0 11 2010 潍坊 如图甲所示 平行金属导轨竖直放置 导轨间距为 L 1m 上端接有电 阻 R1 3 下端接有电阻 R2 6 虚线 OO 下方是垂直于导轨平面的匀强磁场 现将质 量 m 0 1kg 电阻不计的金属杆 ab 从 OO 上方某处垂直导轨由静止释放 杆下落 0 2m 过程中始终与导轨保持良好接触 加速度 a 与下落距离 h 的关系图象如图乙所示 求 1 磁感应强度 B 2 杆下落 0 2m 过程中通过电阻 R2的电荷量 q 答案 1 2T 2 0 05C 解析 1 由图象知 杆自由下落距离是 0 05m 当地重力加速度 g 10m s2 则杆进 入磁场时的速度 v 2gh 1m s 由图象知 杆进入磁场时加速度 a g 10m s2 由牛顿第二定律得 mg F安 ma 回路中的电动势 E BLv 杆中的电流 I E R并 R并 R1R2 R1 R2 F安 BIL B 2L2v R并 得 B 2mgR并 L2v 2T 2 杆在磁场中运动产生的平均感应电动势 E t 杆中的平均电流 I E R并 通过杆的电荷量 Q I t 通过 R2的电量 q 1 3Q 0 05C 12 2009 北京一模 如图 甲 所示 abcd 是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框 金 属线框的质量为 m 电阻为 R 在金属线框的下方有一匀强磁场区 MN 和 M N 是匀强 磁场区域的水平边界 并与线框的 bc 边平行 磁场方向与线框平面垂直 现金属线框由距 MN 的某一高度从静止开始下落 图 乙 是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬 间的速度 时间图象 图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量 求 1 金属线框的边长 2 磁场的磁感应强度大小 3 金属线框在整个下落过程中所产生的热量 答案 1 v1 t2 t1 2 1 v1 t2 t1 mgR v1 3 2mgv1 t2 t1 1 2m v 2 3 v 2 2 解析 1 金属线框进入磁场过程中做匀速直线运动 速度为 v1 运动时间为 t2 t1 所以金属线框的边长为 L v1 t2 t1 2 在金属线框进入磁场的过程中 金属线框所受安培力等于重力 mg BIL I BLv1 R B 1 v1 t2 t1 mgR v1 3 金属线框进入磁场过程中产生热量 Q1 出磁场时产生热量 Q2 Q1 mgL Q2 mgL 1 2mv 2 3 1 2mv 2 2 Q总 Q1 Q2 2mgv1 t2 t1 1 2m v 2 3 v 2 2 13 如图甲所示 平行导轨水平放置固定在磁感应强度为 1T 的匀强磁场中 磁场方向 垂直导轨所在平面 导轨一端跨接阻值为 R 1 的定值电阻 质量为 0 2kg 的金属棒 MN 可沿水平导轨滑动 其他电阻不计 导轨与棒间的动摩擦因数为 0 5 用电动机 D 牵引 MN 从 静止开始运动 其运动的位移 时间图象如图乙所示 此后 电压表和电流表示数恒为 7V 和 1A