2012届高三物理第二轮复习 专练三十七 新人教版

用心 爱心 专心 1 专练三十七专练三十七 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 一 选择题 1 如右图所示 匀强磁场的磁感应强度为 B 方向竖直向下 在磁场 中有一个边长为 L 的正方形刚性金属框 ab 边的质量为 m 电阻为 R 其他三边的质量和电阻均不计 cd 边上装有固定的水平轴 将金 属框自水平位置由静止释放 第一次转到竖直位置时 ab 边的速度为 v 不计一切摩擦 重力加速度为 g 则在这个过程中 下列说法正确 的是 A 通过 ab 边的电流方向为 a b B ab 边经过最低点时的速度 v 2gL C a b 两点间的电压逐渐变大 D 金属框中产生的焦耳热为 mgL mv2 1 2 解析 本题考查电磁感应 ab 边向下摆动过程中 磁通量逐渐减小 根据楞次定律及右 手定则可知感应电流方向为 b a 选项 A 错误 ab 边由水平位置到达最低点过程中 机械 能不守恒 所以选项 B 错误 金属框摆动过程中 ab 边同时受安培力作用 故当重力与安 培力沿其摆动方向分力的合力为零时 a b 两点间电压最大 选项 C 错误 根据能量转化 和守恒定律可知 金属框中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失 故选项 D 正确 答案 D 2 一质量为 m 电阻为 r 的金属杆 ab 以一定的初速度 v0 从一光 滑平行金属导轨底端向上滑行 导轨平面与水平面成 30 角 两导 轨上端用一电阻 R 相连 如右图所示 磁场垂直斜面向上 导轨的 电阻不计 金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度 大小为 v A 向上滑行的时间大于向下滑行的时间 B 在向上滑行时电阻 R 上产生的热量小于向下滑行时电阻 R 上产生的热量 C 向上滑行时与向下滑行时通过电阻 R 的电荷量相等 D 金属杆从开始上滑至返回出发点 电阻 R 上产生的热量为 m v v2 1 22 0 解析 导体杆沿斜面向上运动时安培力沿斜面向下 沿斜面向下运动时安培力沿斜面向上 所以上升过程的加速度大于下滑过程的加速度 因此向上滑行的时间小于向下滑行的时间 A 错 向上滑行过程的平均速度大 感应电流大 安培力做的功多 R 上产生的热量多 B 错 由 q 知 C 对 由能量守恒定律知回路中产生的总热量为 m v v2 D 错 本 R r 1 22 0 题中等难度 答案 C 3 矩形线圈 abcd 长 ab 20 cm 宽 bc 10 cm 匝数 n 200 线 圈回路总电阻 R 5 整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强 磁场穿过 若匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如右图 所示 则 A 线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B 线圈回路中产生的感应电流为 0 2 A C 当 t 0 3 s 时 线圈的 ab 边所受的安培力大小为 0 016 N D 在 1 min 内线圈回路产生的焦耳热为 48 J 解析 由 E n nS可知 由于线圈中磁感应强度的变化率 t B t B t T s 0 5 T s 为常数 则回路中感应电动势为 E n 2 V 且恒 20 5 10 2 0 3 t 定不变 故选项 A 错误 回路中感应电流的大小为 I 0 4 A 选项 B 错误 当 t 0 3 E R s 时 磁感应强度 B 0 2 T 则安培力为 F nBIl 200 0 2 0 4 0 2 N 3 2 N 故选 项 C 错误 1 min 内线圈回路产生的焦耳热为 Q I2Rt 0 42 5 60 J 48 J 选项 D 正 确 答案 D 4 2010 扬州模拟 如图甲所示 光滑导轨水平放置在与水平方向夹角 60 斜向下的匀强 磁场中 匀强磁场的磁感应强度 B 随时间的变化规律如图乙所示 规定斜向下为正方向 导 体棒 ab 垂直导轨放置 除电阻 R 的阻值外 其余电阻不计 导体棒 ab 在水平外力作用下始 终处于静止状态 规定 a b 的方向为电流的正方向 水平向右的方向为外力的正方向 则 在 0 t 时间内 能正确反映流过导体棒 ab 的电流 i 和导体棒 ab 所受水平外力 F 随时间 t 变化的图象是 解析 由楞次定律可判定回路中的电流始终为 b a 方向 由法拉第电磁感应定律可判定 回路电流大小恒定 故 A B 错 由 F 安 BIL 可得 F 安随 B 的变化而变化 在 0 t0 时间 内 F 安方向向右 故外力 F 与 F 安等值反向 方向向左为负值 在 t0 t 时间内 F 安方 向改变 故外力 F 方向也改变为正值 综上所述 D 项正确 答案 D 5 如右图所示 光滑金属导轨 AC AD 固定在水平面内 并处在方向 竖直向下 大小为 B 的匀强磁场中 有一质量为 m 的导体棒以初速度 v0 从某位置开始在导轨上水平向右运动 最终恰好静止在 A 点 在运 动过程中 导体棒与导轨始终构成等边三角形回路 且通过 A 点的总 电荷量为 Q 已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值为 R 其余电阻不计 则 A 该过程中导体棒做匀减速运动 B 该过程中接触电阻产生的热量为 mv 1 82 0 C 开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的面积为 QR B D 当导体棒的速度为 v0 时 回路中感应电流大小为初始时的一半 1 2 解析 产生的感应电动势为 E Blv 电流为 I Blv R 安培力为 F BIl B2l2v R l v 都在减小 根据牛顿第二定律知 加速度也在减小 故 A 错 该过 程中 动能全部转化为接触电阻产生的热量为 mv B 错 该过程中 通过的总电荷量为 1 22 0 Q BS R 整理后得开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的 S C 对 由产生的感应电 QR B 动势为 E Blv 和电流为 I Blv R 可知 D 错 答案 C 6 如右图所示 两竖直放置的平行光滑导轨相距 0 2 m 其电阻不计 处于水平向里的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度为 0 5 T 导体棒 ab 与 cd 的电阻均为 0 1 质量均为 0 01 kg 现用竖直向上的力拉 ab 棒 使之匀速向上运动 此时 cd 棒恰好静止 已知棒与导轨始终接触良 好 导轨足够长 g 取 10 m s2 则 A ab 棒向上运动的速度为 1 m s B ab 棒受到的拉力大小为 0 2 N C 在 2 s 时间内 拉力做功为 0 4 J D 在 2 s 时间内 ab 棒上产生的焦耳热为 0 4 J 解析 cd 棒受到的安培力等于它的重力 BL mg v 2 m s A 错误 ab BLv 2R mg 2R B2L2 棒受到向下的重力 G 和向下的安培力 F 则 ab 棒受到的拉力 FT F G 2mg 0 2 N B 正 确 在 2 s 内拉力做的功 W FTvt 0 2 2 2 J 0 8 J C 不正确 在 2 s 内 ab 棒上产 生的热量 Q I2Rt 2Rt 0 2 J D 不正确 BLv 2R 答案 B 7 如右图所示 在光滑水平面上方 有两个磁感应强度大小均为 B 方向相反的水平匀强磁场 如图所示 PQ 为两个磁场的边界 磁场范围足够大 一个边长为 a 质量为 m 电阻为 R 的正方形金 属线框垂直磁场方向 以速度 v 从图示位置向右运动 当线框中 心线 AB 运动到与 PQ 重合时 线框的速度为 则 v 2 A 此时线框中的电功率为 4B2a2v2 R B 此时线框的加速度为 4B2a2v mR C 此过程通过线框截面的电荷量为 Ba2 R D 此过程回路产生的电能为 0 75mv2 解析 线框左右两边都切割磁感线则 E 总 2Ba P v 2 E 2 总 R A 错误 线框中电流 I 两边受安培力 F 合 2 BIa 故加速 B2a2v2 R E总 R Bav R 2B2a2v R 度 a B 错误 由 q t 得 q 从 B 点到 Q 点 Ba2 2B2a2v mRE tI E RI R 故 C 正确 而回路中产生的电能 E mv2 m2 mv2 故 D 错误 1 2 1 2 1 2v 3 8 答案 C 二 非选择题 8 2010 江苏单科 如右图所示 两足够长的光滑金属导轨竖直放置 相距为 L 一理想电流表与两导轨相连 匀强磁场与导轨平面垂直 一质量为 m 有效电阻为 R 的导体棒在距磁场上边界 h 处静止释 放 导体棒进入磁场后 流经电流表的电流逐渐减小 最终稳定为 I 整个运动过程中 导 体棒与导轨接触良好 且始终保持水平 不计导轨的电阻 求 1 磁感应强度的大小 B 2 电流稳定后 导体棒运动速度的大小 v 3 流经电流表电流的最大值 Im 解析 1 电流稳定后 导体棒做匀速运动 BIL mg 解得 B mg IL 2 感应电动势 E BLv 感应电流 I E R 由 式解得 v I2R mg 3 由题意知 导体棒刚进入磁场时的速度最大 设为 vm 机械能守恒 mv mgh 1 22 m 感应电动势的最大值 Em BLvm 感应电流的最大值 Im Em R 解得 Im mg2gh IR 答案 1 B 2 v 3 Im mg IL I2R mg mg2gh IR 9 如右图所示 两根相同的劲度系数为 k 的金属轻弹簧用两根等长 的绝缘线悬挂在水平天花板上 弹簧的上端通过导线与阻值为 R 的 电阻相连 弹簧的下端接一质量为 m 长度为 L 电阻为 r 的金属棒 金属棒始终处于宽度为 d 的垂直纸面向里磁感应强度为 B 的匀强磁 场中 开始时弹簧处于原长 金属棒从静止释放 其下降高度为 h 时达到了最大速度 已知弹簧始终在弹性限度内 且当弹簧的形变 量为 x 时 它的弹性势能为 kx2 不计空气阻力和其他电阻 求 1 2 1 金属棒的最大速度是多少 2 这一过程中 R 消耗的电能是多少 解析 1 当金属棒有最大速度时 加速度为零 金属棒受向上的弹力 安培力和向下的 重力作用 有 2kh BId mg I Bdvmax R r vmax mg 2kh R r B2d2 2 根据能量关系得 mgh 2 mv E 电 1 2kh2 1 22max 又有 R r 共同消耗了总电能 ER Er E 电 ER Er R r 整理得 R 消耗的电能为 ER E 电 mgh kh2 R R r R R r m mg 2kh 2 R r 2 2B4d4 答案 1 mg 2kh R r B2d2 2 mgh kh2 R R r m mg 2kh 2 R r 2 2B4d4 10 如图所示 在距离水平地面 h 0 8 m 的虚线的上方 有一个方向垂直于纸面水平向内 的匀强磁场 正方形线框 abcd 的边长 l 0 2 m 质量 m 0 1 kg 电阻 R 0 08 一条 不可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端连线框 另一端连一质量 M 0 2 kg 的物体 A 开始时线 框的 cd 在地面上 各段绳都处于伸直状态 从如图所示的位置由静止释放物体 A 一段时 间后线框进入磁场运动 已知线框的 ab 边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动 当线框的 cd 边进入磁场时物体 A 恰好落地 同时将轻绳剪断 线框继续上升一段时间后开始下落 最后 落至地面 整个过程线框没有转动 线框平面始终处于纸面内 g 取 10 m s2 求 1 匀强磁场的磁感应强度 B 2 线框从开始运动到最高点 用了多长时间 3 线框落地时的速度多大 解析 1 设线框到达磁场边界时速度大小为 v 由机械能守恒定律可得 Mg h l mg h l M m v2 1 2 代入数据解得 v 2 m s 线框的 ab 边刚进入磁场时 感应电流 I Blv R 线框恰好做匀速运动 有 Mg mg IBl 代入数据解得 B 1 T 2 设线框进入磁场之前运动时间为 t1 有 h l vt1 l 2 代入数据解得 t1 0 6 s 线框进入磁场过程做匀速运动 所用时