【步步高】2013年高考物理大一轮 第九章 高考热点探究 新人教版选修3-2

1 图 1 图 2 高考热点探究高考热点探究 一 楞次定律的应用 1 2008 山东理综 22 两根足够长的光滑导轨竖直放置 间距为L 底端 接阻值为R的电阻 将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下 端 金属棒和导轨接触良好 导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强 磁场垂直 如图 1 所示 除电阻R外其余电阻不计 现将金属棒从弹 簧原长位置由静止释放 则 A 释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B 金属棒向下运动时 流过电阻R的电流方向为a b C 金属棒的速度为v时 所受的安培力大小为F B2L2v R D 电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 2 2011 上海单科 20 如图 2 磁场垂直于纸面 磁感应强度 在竖直 方向均匀分布 水平方向非均匀分布 一铜制圆环用丝线悬挂 于O点 将圆环拉至位置a后无初速释放 在圆环从a摆向b 的过程中 A 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B 感应电流方向一直是逆时针 C 安培力方向始终与速度方向相反 D 安培力方向始终沿水平方向 二 自感现象 3 2011 北京理综 19 某同学为了验证断电自感现象 自己找来带铁芯的线圈L 小灯 泡 A 开关 S 和电池组E 用导线将它们连接成如图 3 所示的电路 检查电路后 闭合开 关 S 小灯泡发光 再断开开关 S 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 虽经多次重复 仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象 他冥思苦想找不出原因 你认为最有可能造 成小灯泡未闪亮的原因是 2 图 4 图 5 图 3 A 电源的内阻较大 B 小灯泡电阻偏大 C 线圈电阻偏大 D 线圈的自感系数较大 三 电磁感应中的功能关系及能量守恒 4 2011 山东理综 22 如图 4 所示 两固定的竖直光滑金属导 轨足 够长且电阻不计 两质量 长度均相同的导体棒c d 置于边 界水平的匀强磁场上方同一高度h处 磁场宽为 3h 方向与导 轨平面垂直 先由静止释放c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由 静止释放d 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用ac表示c的加速度 Ekd表示d的动 能 xc xd分别表示c d相对释放点的位移 下列图中正确的是 四 导轨滑杆类电磁感应问题 力学与电磁 感应的综合 5 2011 海南单科 16 如图 5 ab和cd是两条竖直放置的长直光滑 金属 导轨 MN和M N 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 两杆分别达到的最大速度 3 解析 1 ab棒受力平衡 则F F安 mgtan 37 2 分 F安 B2IabL 1 分 0 75 0 2t 0 5 Iab 1 0 1 10 0 75 得Iab 0 4t A 1 分 cd棒上电流Icd 2Iab 0 8t A 1 分 则回路中电源电动势E IcdR总 1 分 cd棒切割磁感线 产生的感应电动势为E B1Lv 1 分 联立 得 cd棒的速度v 8t m s 1 分 所以 cd棒做初速度为零 加速度为a 8 m s2的匀加速直线运动 1 分 2 cd棒的加速度为a 8 m s2 1 s 内的位移为 x at2 8 12 m 4 m 1 分 1 2 1 2 根据 1 分 I E R总 R总t B1Ls R总t 得通过cd棒的电量为q t C 0 4 C 1 分 I B1Ls R总 0 5 1 4 5 由串联 并联知识得 通过ab棒的电量为q 0 2 C 1 分 3 t 2 s 时 cd棒的速度v at 16 m s 1 分 根据动能定理得W W安 mv2 0 2 分 1 2 得 2 s 内克服安培力做功W安 21 33 J 0 1 162 J 8 53 J 1 分 1 2 回路中产生总的焦耳热Q W安 8 53 J 1 分 电阻R上产生的焦耳热QR Q 10 0 853 J 2 分 答案 1 做初速度为零 加速度为 8 m s2的匀加速直线运动 2 0 2 C 3 0 853 J 4 图 7 试题分析 高考对本部分内容的要求较高 在选择题中考查楞次定律 电磁感应中的图象问题 能 量转化问题 在计算中 难度中等偏上 往往以导体棒或导线框为背景 综合应用电路知识 法拉第电磁感应定律 牛顿运动定律和能的转化与守恒分析解决问题 命题特征 1 楞次定律的应用 判断感应电流的方向 2 图象类问题 分析判断 E i Ek及电荷量q等物理量随位移x 时间t的变 化过程 3 导体棒 框 运动问题 计算求解切割磁感线产生的感应电动势的大小 最终稳定时 速度 产生的电能及有关能量转化 知识链接 1 电磁感应的条件及应用右手定则 楞次定律判断感应电流的方向 2 电路结构分析 闭合电路欧姆定律 3 利用法拉第电磁感应定律及E Blv求感应电动势 4 导体棒 框 的动态分析 5 安培力做功涉及的能量转化 1 如图 7 所示的电路中 电源电动势为E 内阻不可忽略 线圈L 的电阻不计 以下判断正确的是 A 闭合 S 稳定后 电容器两端电压为E B 闭合 S 稳定后 电容器的a极板带正电 C 断开 S 的瞬间 通过R1的电流方向向右 D 断开 S 的瞬间 通过R2的电流方向向右 2 如图 8 甲所示 光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为 60 的斜向下的匀强磁场中 匀 强磁场的磁感应强度B随时间t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F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F的正方 向 则在 0 t1时间内 能正确反映通过导体棒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 5 图 9 图 10 图 8 3 如图 9 所示 有两个相邻的有界匀强磁场区域 磁感应强 度 的大小均为B 磁场方向相反 且与纸面垂直 磁场区域 在x轴方向宽度均为a 在y轴方向足够宽 现有一高为a 的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过 磁场区域 若以逆时针方向为电流的正方向 则下列线框中 感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是 4 如图 10 所示 在一水平桌面上有竖直向上的匀强磁场 已知桌 面离地高h 1 25 m 现有宽为 1 m 的 U 形金属导轨固定在桌面 上 导轨上垂直导轨放有一质量为 2 kg 电阻为 2 的导体棒 其他电阻不计 导体棒与导轨间的动摩擦因数为 0 2 将导体棒 放在CE左侧 3 m 处 CE与桌面重合 现用F 12 N 的力作用 于导体棒上 使其从静止开始运动 经过 3 s 导体棒刚好到达导 轨的末端 在此之前导体棒的运动已达到稳定状态 随即离开导轨运动 其落地点距桌 子边缘的水平距离为 2 m g取 10 m s2 则 A 导体棒先做匀加速运动 再做匀速运动 最后做平抛运动 B 所加磁场的磁感应强度B 2 T C 导体棒上产生的焦耳热为 24 J D 整个过程中通过导体棒横截面的电荷量为 3 C 5 如图 11 甲所示 一边长为L 质量为m 电阻为R的正方形金属方框竖直放置在磁场中 磁场方向垂直方框平面 磁感应强度的大小随y的变化规律为B B0 ky k为恒定常数 同一水平面上磁感应强度相同 现将方框以初速度v0从O点水平抛出 重力加速度为 g 不计阻力 1 通过计算确定方框最终运动的状态 6 图 12 2 若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图乙所示 求方框下落H高 度时产生的内能 图 11 6 如图 12 所示 在竖直面内有两平行金属导轨MN PQ 导轨间距 为L 电阻不计 一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦 地 滑动 棒与导轨垂直 并接触良好 导轨之间有垂直纸面向外的 匀强磁场 磁感应强度为B 导轨右边与电路连接 电路中的三个定值电 阻阻值分别为 2R R和R 在NQ间接有一水平放置的平行板电容器C 板间距离为d 电 容器中有一质量为m的带电微粒 求 1 当ab以速度v0匀速向左运动时 电容器中质量为m的带电微粒恰好静止 试判断微 粒的带电性质及带电荷量的大小 2 ab棒由静止开始以恒定的加速度a向左运动 讨论电容器中带电微粒的加速度如何 变化 设带电微粒始终未与极板接触 7 答案 考题展示 1 AC 2 AD 3 C 4 BD 5 1 2 1 2 4mgR 3B2l2 2mgR 3B2l2 预测演练 1 C 2 D 3 C 4 BD 5 1 见解析 2 mgH m3R2g2 2k4L8 解析 1 因为方框各条边中的电流大小相等 根据对称性可知方框在水平方向所受合力 为 0 沿水平方向做匀速运动 设方框运动t时间 下落h高度 竖直方向速度为vy 切割磁感线产生的电动势为 E B下Lvy B上Lvy I E R mg B下LI B上LI ma a g k2L4vy mR 竖直方向上做变加速运动 最终做匀速运动 且vym mRg k2L4 所以最终方框做匀速运动 速度大小为v v2 0 m2R2