高考物理二轮复习押题专练专题05 功能关系在电磁学中的应用Word文档格式.docx
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C.小物块的质量
D.小物块速度最大时到斜面底端的距离
解析 小物块在B点时E1=mgx1sinθ,解得m=,选项C正确;
小物块由A到B的过程中,据动能定理,可得qUAB+WG=0,由功能关系知WG=-E1,故有qUAB=E1,故只能求得小物块由A到B的过程中电场力所做的功(或小物块电势能的减少量),无法求出小物块的带电量及A、B两点间的电势差,选项A、B错误;
小物块向上运动的过程中,开始时库仑力大于重力沿斜面向下的分力,小物块向上加速,随着向上运动,库仑力减小,当库仑力等于重力沿斜面向下的分力时,小物块的速度达到最大,此时有mgsinθ=k,因q未知,故无法求得小物块到斜面底端的距离r,选项D错误.
3.如图2-6-15所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程中( )
图2-6-15
A.杆的速度最大值为
B.安培力做的功等于电阻R上产生的热量
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
答案 D
4.质量为m的带正电小球由空中某点自由下落,下落高度h后在整个空间加上竖直向上的匀强电场,再经过相同时间小球又回到原出发点,不计空气阻力,且整个运动过程中小球从未落地,重力加速度为g,则( )
A.从加电场开始到小球返回原出发点的过程中,小球电势能减少了mgh
B.从加电场开始到小球下落最低点的过程中,小球动能减少了mgh
C.从开始下落到小球运动至最低点的过程中,小球重力势能减少了mgh
D.小球返回原出发点时的速度大小为
答案 B
5.如图2-6-16所示,两平行金属板水平放置,板长为L,板间距离为d,板间电压为U,一不计重力、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入,经过t时间后恰好沿下板的边缘飞出,则( )
图2-6-16
A.在前时间内,电场力对粒子做的功为Uq
B.在后时间内,电场力对粒子做的功为Uq
C.在粒子下落的前和后过程中,电场力做功之比为1∶1
D.在粒子下落的前和后过程中,电场力做功之比为1∶2
解析 粒子在两平行金属板间做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,在前后两个的时间内沿电场线方向的位移之比为1∶3,则在前时间内,电场力对粒子做的功为Uq,在后时间内,电场力对粒子做的功为Uq,选项A错,B对;
由W=Eq·
s知在粒子下落的前和后过程中,电场力做功之比为1∶1,选项C对,D错.
答案 BC
6.如图2-6-17所示,绝缘杆两端固定带电小球A和B,轻杆处于水平向右的匀强电场中,不考虑两球之间的相互作用,初始时杆与电场线垂直.现将杆右移,同时顺时针转过90°
,发现A、B两球电势能之和不变.根据如图给出的位置关系,下列说法正确的是( )
图2-6-17
A.A一定带正电,B一定带负电
B.A、B两球所带电量的绝对值之比qA∶qB=1∶2
C.A球电势能一定增加
D.电场力对A球和B球做功的绝对值相等答案 BD
7.如图2-6-18所示,光滑绝缘细管与水平面成30°
角,在管的上方P点固定一个点电荷+Q,P点与细管在同一竖直平面内,管的顶端A与P点连线水平.电荷量为-q的小球(小球直径略小于细管内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,在A处时小球的加速度为a.图中PB⊥AC,B是AC的中点,不考虑小球电荷量对电场的影响.则在+Q形成的电场中( )
图2-6-18
A.A点的电势高于B点的电势
B.B点的电场强度大小是A点的4倍
C.小球从A到C的过程中电势能先减小后增大
D.小球运动到C处的加速度为g-a
答案 BCD
8.如图2-6-19所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨,与水平面的夹角为θ,导轨上固定有质量为m,电阻为R的两根相同的导体棒,导体棒MN上方轨道粗糙,下方光滑,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B.将两根导体棒同时释放后,观察到导体棒MN下滑而EF保持静止,当MN下滑速度最大时,EF与轨道间的摩擦力刚好到达最大静摩擦力,下列叙述正确的是( )
图2-6-19
A.导体棒MN的最大速度为
B.导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力为mgsinθ
C.导体棒MN受到的最大安培力为mgsinθ
D.导体棒MN所受重力的最大功率为
解析 当导体棒MN匀速运动时速度最大,由平衡条件得mgsinθ=,则得最大速度为v=,选项A正确;
由题意知,当MN下滑的速度最大时,EF与轨道间的摩擦力刚好达到最大静摩擦力,两棒所受的安培力大小相等,方向相反,则对EF棒,有mgsinθ+=fm,则可得最大静摩擦力为fm=2mgsinθ,选项B错误;
导体棒MN匀速运动时速度最大,感应电流最大,所受的安培力也最大,由平衡条件可知,最大安培力为Fm=mgsinθ,选项C正确;
导体棒MN所受重力的最大功率为Pm=mgsinθ·
v=,选项D错误.
答案 AC
9.(多选)如图1所示,绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上,斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E,轻弹簧一端固定在斜面顶端,另一端拴接一不计质量的绝缘薄板.一带正电的小滑块,从斜面上的P点处由静止释放后,沿斜面向上运动,并能压缩弹簧至R点(图中未标出),然后返回,则( )
图1
A.滑块从P点运动到R点的过程中,其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功之和
B.滑块从P点运动到R点的过程中,电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和
C.滑块返回时能到达的最低位置在P点的上方
D.滑块最终停下时,克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差
10.(多选)如图2所示,匀强电场的电场强度为E,方向水平向左,一带电量为+q,质量为m的物体放在光滑水平面上,在恒力F作用下由静止开始从O点向右做匀加速直线运动,经时间t力F做功60J,此后撤去力F,物体又经过相同的时间t回到出发点O,设O点的电势能为零,则下列说法正确的是( )
图2
A.物体回到出发点的速度与撤去力F时的速度大小之比为2∶1
B.恒力F=4qE
C.撤去力F时,物体的电势能为45J
D.在撤去力F之前的任一时刻,动能与电势能之比均为1∶3
答案 ACD
解析 在恒力F作用下的加速度大小为a1,撤去恒力F后的加速度大小为a2,匀加速运动的位移大小x1=a1t2,撤去拉力后的位移大小x2=a1t·
t-a2t2
根据x1=-x2得a2=3a1.根据牛顿第二定律得,a1=,a2=,联立解得F电=qE=F.故B错误.
11.(多选)如图3所示,物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,A、B的质量分别是m和2m,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上.另一端与物体A相连,倾角为θ的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中,整个系统不计一切摩擦.开始时,物体B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持静止且轻绳恰好伸直,然后撤去外力F,直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度,则在此过程中( )
图3
A.对于物体A、B、弹簧和地球组成的系统,电场力做功等于该系统增加的机械能
B.物体A、弹簧和地球所组成的系统机械能增加量等于物体B电势能的减少量
C.B的速度最大时,弹簧的伸长量为
D.撤去外力F的瞬间,物体B的加速度为
12.(多选)如图4所示,在一竖直平面内,BCDF段是半径为R的圆弧挡板,AB段为直线型挡板(长为4R),两者在B点相切,θ=37°
,C、F两点与圆心等高,D在圆弧形挡板的最低点,所有接触面均光滑、绝缘,挡板处于场强为E,方向水平向左的匀强电场中,现将带电量为+q、质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放,小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出,在这段运动过程中,下列说法正确的是(sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)( )
图4
A.匀强电场的场强大小可能等于
B.小球运动到D点时动能一定不是最大
C.小球机械能增加量的最大值为2.6qER
D.小球从B到D运动过程中,动能的增量为1.8mgR-0.8EqR
13.质量为m、长度为l的金属棒MN两端由绝缘且等长轻质细线水平悬挂,处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.开始时细线竖直,当金属棒中通以恒定电流后,金属棒从最低点向右开始摆动,若已知细线与竖直方向的最大夹角为60°
,如图5所示,则棒中电流( )
图5
A.方向由M向N,大小为
B.方向由N向M,大小为
C.方向由M向N,大小为
D.方向由N向M,大小为
14.(多选)如图6所示,光滑的水平轨道AB与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,水平轨道AB部分存在水平向右的匀强电场E,半圆形轨道处于竖直平面内,B为最低点,D为最高点.一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动,并能恰好通过最高点D,则下列物理量的变化对应关系正确的是( )
图6
A.其他条件不变,R越大,x越大
B.其他条件不变,m越大,x越大
C.其他条件不变,E越大,x越大
D.其他条件不变,R越大,小球经过B点瞬间对轨道的压力越大
答案 AB
解析 小球在BCD部分做圆周运动,在D点,由牛顿第二定律有:
mg=m,小球由B到D的过程中机械能守恒:
mv=mg×
2R+mv,联立解得:
vB=,R越大,小球经过B点时的速度越大,则x越大,选项A正确;
小球由A到B,由动能定理得:
qEx=mv,将vB=代入得:
qEx=mgR,知m越大,x越大,B正确;
E越大,x越小,C错误;
在B点有:
FN-mg=m,将vB=代入得:
FN=6mg,选项D错误.
15.(多选)如图7所示,竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd,间距为d,其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场,一个正方形线框边长为L,质量为m,电阻为R.线框位于位置1时,其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1由静止释放,依次经过2、3、4三个位置,其下边框刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
图7
A.线框在经过2、3、4三个位置时,位置3时线框速度一定最小
B.线框进入磁场过程中产生的电热Q=mg(d-L)
C.线框从位置2下落到位置4的过程中加速度
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