高考物理一輪復習課時練35

課時作業(yè)(三十五)1．(2012·濟寧模擬)水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時刻開始，磁感應強度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則 ()A．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力增大B．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力不變C．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力增大D．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力不變[解析]由法拉第電磁感應定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S知，磁感應強度均勻增大，則ab中感應電動勢和電流不變，由Ff＝F安＝BIL知摩擦力增大，選項C正確．[答案]C2．如圖所示，閉合金屬線框從一定高度自由下落進入勻強磁場中，磁場足夠大，從ab邊開始進入磁場到cd邊剛進入磁場的這段時間內(nèi)，線框運動的速度－時間圖象不可能是 ()[解析]當ab邊剛進入磁場時，若線框所受安培力等于重力，則線框在從ab邊開始進入磁場到cd邊剛進入磁場前做勻速運動，故A是可能的；當ab邊剛進入磁場時，若線框所受安培力小于重力，則線框做加速度逐漸減小的加速運動，最后可能做勻速運動，故C情況也可能；當ab邊剛進入磁場時，若線框所受安培力大于重力，則線框做加速度逐漸減小的減速運動，最后可能做勻速運動，故D可能；線框在磁場中不可能做勻變速運動，故B項是不可能的，故選B.[答案]B3.如右圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合線框abcd，其邊長為l，質(zhì)量為m，金屬線框與水平面的動摩擦因數(shù)為μ.虛線框a′b′c′d′內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向豎直向下．開始時金屬線框的ab邊與磁場的d′c′邊重合．現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運動一段時間后停止，此時金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的d′c′邊距離為l.在這個過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為 ()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋μmgl B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmglC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋2μmgl D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl[解析]依題意知，金屬線框移動的位移大小為2l，此過程中克服摩擦力做功為2μmgl，由能量守恒定律得金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl，故選項D正確．[答案]D4．如圖(甲)、(乙)、(丙)中，除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，(甲)圖中的電容器C原來不帶電．設導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，導體棒和導軌間的摩擦也不計，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中，導軌足夠長．現(xiàn)給導體棒ab一個向右的初速度v0，在(甲)、(乙)、(丙)三種情況下導體棒ab的最終運動狀態(tài)是 ()A．三種情形下導體棒ab最終都做勻速運動B．(甲)、(丙)中，ab棒最終將以不同速度做勻速運動；(乙)中，ab棒最終靜止C．(甲)、(丙)中，ab棒最終將以相同速度做勻速運動；(乙)中，ab棒最終靜止D．三種情形下導體棒ab最終都靜止[解析]題圖(甲)中ab棒運動后給電容器充電，當充電完成后，棒以一個小于v0的速度向右勻速運動．題圖(乙)中構(gòu)成了回路，最終棒的動能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運動．題圖(丙)中棒先向右減速為零，然后反向加速至勻速．故正確選項為B.[答案]B5．(2012·溫州模擬)如圖所示電路，兩根光滑金屬導軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導軌下端接有電阻R，導軌電阻不計，斜面處在豎直向上的勻強磁場中，電阻可略去不計的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導軌勻速下滑，則它在下滑高度h的過程中，以下說法正確的是 ()A．作用在金屬棒上各力的合力做功為零B．重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C．金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D．金屬棒克服恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱[解析]根據(jù)動能定理可知，合力做的功等于動能的變化量，故選項A正確；重力做的功等于重力勢能的變化量，重力做的功等于克服F所做的功與產(chǎn)生的電能之和，而克服安培力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，故選項B、D均錯誤，C正確．[答案]AC6.如右圖所示，勻強磁場的磁感應強度為B，方向豎直向下，在磁場中有一個邊長為L的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m，電阻為R，其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計．cd邊上裝有固定的水平軸，將金屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時，ab邊的速度為v，不計一切摩擦，重力加速度為g，則在這個過程中，下列說法正確的是 ()A．通過ab邊的電流方向為a→bB．a(chǎn)b邊經(jīng)過最低點時的速度v＝eq\r(2gL)C．a(chǎn)、b兩點間的電壓逐漸變大D．金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgL－eq\f(1,2)mv2[解析]ab邊向下擺動過程中，磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手定則可知感應電流方向為b→a，選項A錯誤；ab邊由水平位置到達最低點過程中，機械能不守恒，所以選項B錯誤；金屬框擺動過程中，ab邊同時受安培力作用，故當重力與安培力沿其擺動方向分力的合力為零時，a、b兩點間電壓最大，選項C錯誤；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱應等于此過程中機械能的損失，故選項D正確．[答案]D7.如右圖所示，光滑的“Π”形金屬導體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好．磁感應強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域．現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當金屬棒進入磁場B1區(qū)域后，恰好做勻速運動．以下說法中正確的是()A．若B2＝B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑B．若B2＝B1，金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C．若B2<B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先加速后勻速下滑D．若B2>B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑[解析]當金屬棒MN進入磁場B1區(qū)域時，金屬棒MN切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應電流，當金屬棒MN恰好做勻速運動時，其重力和安培力平衡，即有eq\f(B\o\al(2,1)l2v,R)＝mg.金屬棒MN剛進入B2區(qū)域時，速度仍為v，若B2＝B1，則仍滿足eq\f(B\o\al(2,2)l2v,R)＝mg，金屬棒MN仍保持勻速下滑，選項A錯誤，B正確；若B2<B1，則金屬棒MN剛進入B2區(qū)域時eq\f(B\o\al(2,2)l2v,R)<mg，金屬棒MN先加速運動，當速度增大到使安培力等于mg時，金屬棒MN在B2區(qū)域內(nèi)勻速下滑，故選項C正確；同理可知選項D也正確．[答案]BCD9.如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料、不同粗細的導線繞制(Ⅰ為細導線)．兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面．運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界．設線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不計空氣阻力，則 ()A．v1<v2，Q1<Q2 B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1<v2，Q1>Q2 D．v1＝v2，Q1<Q2[解析]線圈進入磁場前機械能守恒，進入磁場時速度均為v＝eq\r(2gh)，設線圈材料的密度為ρ1，電阻率為ρ2，線圈邊長為L，導線橫截面積為S，則線圈的質(zhì)量m＝ρ14LS，電阻R＝ρ2eq\f(4L,S)，由牛頓第二定律得mg－eq\f(B2L2v,R)＝ma，解得a＝g－eq\f(B2v,16ρ1ρ2)，可見兩線圈在磁場中運動的加速度相同，兩線圈落地時速度相同，即v1＝v2，故A、C選項錯誤；線圈在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，Q＝W安，而F安＝eq\f(B2L2v,R)＝eq\f(B2Lv,4ρ2)S，線圈Ⅱ橫截面積S大，F(xiàn)安大，故Q2>Q1，故選項D正確，B錯誤．[答案]D10．(2012·海淀一模)光滑平行金屬導軌M、N水平放置，導軌上放一根與導軌垂直的導體棒PQ.導軌左端與由電容為C的電容器、單刀雙擲開關和電動勢為E的電源組成的電路相連接，如圖所示．在導軌所在的空間存在方向垂直于導軌平面的勻強磁場(圖中未畫出)．先將開關接在位置a，使電容器充電并達到穩(wěn)定后，再將開關撥到位置b，導體棒將會在磁場的作用下開始向右運動，設導軌足夠大，則以下說法中正確的是 ()A．空間存在的磁場方向豎直向下B．導體棒向右做勻加速運動C．當導體棒向右運動的速度達到最大值，電容器的電荷量為零D．導體棒運動的過程中，通過導體棒的電荷量Q<CE[解析]充電后電容器的上極板帶正電，將開關撥向位置b，PQ中的電流方向是由P→Q，由左手定則判斷可知，導軌所在處磁場的方向豎直向下，選項A正確；隨著放電的進行，導體棒速度增大，由于它所受的安培力大小與速度有關，所以由牛頓第二定律可知導體棒不能做勻加速運動，選項B錯誤；運動的導體棒在磁場中切割磁感線，由右手定則判斷可知，感應電動勢方向由Q→P，當其大小等于電容器兩極板間電勢差大小時，導體棒速度最大，此時電容器的電荷量并不為零，故選項C錯誤；由以上分析可知，導體棒從開始運動到速度達到最大時，電容器所帶電荷量并沒有放電完畢，故通過導體棒的電荷量Q<CE，選項D正確．[答案]AD11．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個半徑為r的四分之三光滑金屬圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直．在水平導軌和圓環(huán)上各有一根與導軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計．整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中．當用水平向右的恒力F＝eq\r(3)mg拉細桿a，達到勻速運動時，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：(1)桿a做勻速運動時，回路中的感應電流；(2)桿a做勻速運動時的速度；(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度．[解析](1)勻速時，拉力與安培力平衡，F(xiàn)＝BIL得：I＝eq\f(\r(3)mg,BL)(2)金屬棒a切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢E＝BLv回路中電流I＝eq\f(E,2R)聯(lián)立得：v＝eq\f(2\r(3)mgR,B2L2)(3)設平衡時棒b和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ則tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\r(3)，得θ＝60°h＝r(1－cosθ)＝eq\f(r,2)[答案](1)eq\f(\r(3)mg,BL)(2)eq\f(2\r(3)mgR,B2L2)(3)eq\f(r,2)12．(2012·安徽六校聯(lián)考)相距L＝1.5m的足夠長金屬導軌豎直放置，質(zhì)量為m1＝1kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m2＝0.27kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導軌上，如圖(甲)所示，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下，兩處磁場磁感應強度大小相同．a(chǎn)b棒光滑，cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ＝0.75，兩棒總電阻為1.8Ω，導軌電阻不計．a(chǎn)b棒在方向豎直向上、大小按圖(乙)所示規(guī)律變化的外力F作用下，從靜止開始沿導軌勻加速運動，同時cd棒也由靜止釋放．(g＝10m/s2)(1)求磁感應強度B的大小和ab棒加速度的大小；(2)已知在2s內(nèi)外力F做功40J，求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；(3)判斷cd棒將做怎樣的運動，求出cd棒達到最大速度所需的時間t0，并在圖(丙)中定性畫出cd棒所受摩擦力Ffcd隨時間變化的圖象．[解析](1)經(jīng)過時間t，ab棒的速率：v＝at，此時，回路中的感應電流為：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R)，對ab棒，由牛頓第二定律得：F－BIL－m1g＝m1由以上各式整理得：F＝m1a＋m1g＋eq\f(B2L2,R)at，在題圖(乙)圖線上取兩點：t1＝0，F(xiàn)1＝11N；t2＝2s，F(xiàn)2＝14.6N，代入上式得a＝1m/s2，B＝1.2T.(2)在2s末ab棒的速率v1＝at＝2m/s，所發(fā)生位移x＝eq\f(1,2)at2＝2m，由動能定理得WF－m1gx－W安＝e