高考物理一轮复习第九章电磁感应中的动力学问题备考精炼.docx
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高考物理一轮复习第九章电磁感应中的动力学问题备考精炼
71电磁感应中的动力学问题
[方法点拨] 分析导体棒切割磁感线运动时要由牛顿第二定律列方程,在方程中讨论v的变化影响安培力的变化,进而影响加速度a的变化,a的变化又影响v的变化.
1.(2020·启东中学模拟)如图1所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时,棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )
图1
A.运动的平均速度等于
v
B.受到的最大安培力大小为
sinθ
C.下滑的位移大小为
D.产生的焦耳热为qBLv
2.(多选)如图2所示,间距为l=1m的导轨PQ、MN由电阻不计的光滑水平导轨和与水平面成37°角的粗糙倾斜导轨组成,水平导轨和倾斜导轨都足够长.导体棒ab、cd的质量均为m=1kg、长度均为l=1m、电阻均为R=0.5Ω,ab棒静止在水平导轨上,cd棒静止在倾斜导轨上,整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小B=
T.现ab棒在水平外力F作用下由静止开始沿水平导轨运动,当ab棒的运动速度达到一定值时cd棒开始滑动.已知cd棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为μ=0.8,且cd棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,两导体棒与导轨始终接触良好,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.关于该运动过程,下列说法正确的是( )
图2
A.cd棒所受的摩擦力方向始终沿倾斜导轨向上
B.cd棒所受的摩擦力方向先沿倾斜导轨向上后沿倾斜导轨向下
C.cd棒开始滑动时,ab棒的速度大小为19.375m/s
D.cd棒开始滑动时,ab棒的速度大小为9.375m/s
3.如图3所示,倾角为θ=37°的两根平行长直金属导轨的间距为d,其底端接有阻值为R的电阻.整个装置处在垂直斜面向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中,质量均为m(质量分布均匀)、电阻均为R的导体杆ab、cd垂直于导轨放置,且杆两端均与两导轨保持良好接触,两导体杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5;现杆ab在恒力F作用下沿导轨向上做匀速运动,杆cd能保持静止状态,导轨电阻不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,求杆ab的速度大小范围.
图3
4.如图4甲所示,两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m,导轨平面与水平面的夹角θ=37°,下端连接阻值R=1Ω的电阻;质量m=1kg、阻值r=1Ω的匀质金属棒cd放在两导轨上,到导轨最下端的距离L1=1m,棒与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,与导轨间的动摩擦因数μ=0.9.整个装置处于与导轨平面垂直(向上为正)的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示.认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知在0~1.0s内,金属棒cd保持静止,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.
图4
(1)求0~1.0s内通过金属棒cd的电荷量;
(2)求t=1.1s时刻,金属棒cd所受摩擦力的大小和方向;
(3)1.2s后,对金属棒cd施加一沿斜面向上的拉力F,使金属棒cd沿斜面向上做加速度大小为a=2m/s2的匀加速运动,请写出拉力F随时间t′(从施加F时开始计时)变化的关系式.
5.(2020·徐州市考前模拟)如图5所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,间距为L=0.5m的导轨间接一电阻,阻值为R=2Ω,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.8T.导体棒a的质量为m1=0.1kg、接入电路的电阻为R1=1Ω;导体棒b的质量为m2=0.2kg、接入电路的电阻为R2=2Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场.a、b电流间的相互作用不计,sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2.求:
图5
(1)导体棒a刚进入磁场时,流过电阻R的电流I;
(2)导体棒a穿过磁场区域的速度v1的大小;
(3)匀强磁场的宽度d.
答案精析
1.C 2.BC
3.
≤v≤
解析 导体杆ab以速度v运动切割磁感线产生感应电动势,则有:
E=Bdv
根据闭合电路欧姆定律有E=I(R+
)
导体杆ab速度较小时,对于导体杆cd则有
B
d+μmgcos37°=mgsin37°
解得vmin=
导体杆ab速度较大时,对于导体杆cd则有
B
d=μmgcos37°+mgsin37°
解得vmax=
故导体杆ab的速度应满足条件:
≤v≤
4.见解析
解析
(1)在0~1.0s内,金属棒cd上产生的感应电动势为:
E=S·
,其中S=L1L=1m2
由闭合电路的欧姆定律有:
I=
由于0~1.0s内回路中的电流恒定,故该段时间通过金属棒cd的电荷量为:
q=IΔt,其中Δt=1s解得:
q=1C.
(2)若0~1.1s内金属棒cd保持静止,
则在0~1.1s内回路中的电流不变,
t=1.1s时,金属棒cd所受的安培力为:
F′=B1IL=0.2N,方向沿导轨向下
又导轨对金属棒cd的最大静摩擦力为:
Ff′=μmgcos37°=7.2N
由于mgsin37°+F′=6.2N<Ff′,可知假设成立,金属棒cd仍保持静止
故所求摩擦力为:
Ff=mgsin37°+F′=6.2N,方向沿导轨向上.
(3)1.2s后,金属棒cd上产生的感应电动势为:
E′=B2Lv,其中v=at′
金属棒cd所受安培力的大小为:
F安=B2I2L,其中I2=
由牛顿第二定律有:
F-mgsinθ-μmgcosθ-F安=ma,解得:
F=15.2+0.16t′(N).
5.
(1)1A
(2)10m/s (3)
m
解析
(1)导体棒a在磁场中匀速运动,则:
m1gsinα-BIaL=0
根据等效电路的结构有:
Ia=2I,联立解得:
I=1A
(2)导体棒a在磁场中匀速运动时,有:
E1=BLv1,Ia=
R总=R1+
,联立解得:
v1=10m/s
(3)设导体棒b在磁场中匀速运动的速度为v2,
则:
m2gsinα=BIbL
E2=BLv2,Ib=
,R总′=R2+
对导体棒a,设其在磁场中运动的时间为Δt,d=v1Δt
v2=v1+gsinα·Δt
联立解得:
d=
m
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.质量为m的物体在水平恒定外力F作用下沿水平面做匀加速直线运动,一段时间后撤去外力,已知物体的v-t图象如图所示,则下列说法正确的有
A.水平拉力大小是物体所受摩擦力大小的2倍
B.在物体运动的整个过程中,F的冲量大小大于摩擦力的冲量大小
C.在物体运动的整个过程中,F做的功大于克服摩擦力做的功
D.物体在加速段的平均速度等于减速段的平均速度
2.如图所示,将两个质量分别为m1=1kg、m2=4kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接,两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是()
A.弹簧测力计的示数是25N
B.弹簧测力计的示数是50N
C.在突然撤去F1的瞬间,m2的加速度大小为13m/s2
D.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7m/s2
3.如图所示,一个有矩形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向内。
一个三角形闭合导线框,由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。
取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0),规定逆时针方向为电流的正方向,则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是()
A.
B.
C.
D.
4.2017年4月22日,我国第一艘货运飞船“天舟一号”与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接,若“天舟一号”与“天宫二号”绕地球做半径为r、逆时针方向的匀速圆周运动,它们与地心连线的夹角为θ,如图所示,已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,不计算“天舟一号”与“天宫二号”间的相互作用力,下列说法正确的是
A.“天舟一号”与“天宫二号”的向心加速度大均为
B.“天舟一号”从图示位置运动到天宫二号所在位置所需时间为
C.“天舟一号”要想追上“天宫二号”,必须先向后喷气
D.“天舟一号”追上“天宫二号”,该过程中万有引力对“天舟一号”先做正功后做负功
5.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
质子(
)在入口处从静止开始被电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若换作
粒子(
)在入口处从静止开始被同一电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的倍数是
A.
B.
C.
D.
6.关于人造地球卫星的向心力,下列各种说法中正确的是
A.根据向心力公式
轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的
B.根据向心力公式
轨道半径增大到2倍时,向心力也增大到原来的2倍
C.根据向心力公式
向心力的大小与轨道半径无关
D.根据卫星的向心力是地球对卫星的引力
可见轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的
二、多项选择题
7.图甲表示一列简谐横渡在t=17s时的波形图,图乙是该列波中的质点P的振动图象,由甲、乙两图中所提供的信息可知下列说法正确的是____
A.该波的波长为1.5m
B.该波的振幅为0.lcm
C.该波的传播速度为0.5m/s,速度沿x轴正方向
D.P质点在t=4.25s时沿y轴负方向运动
E.P质点在任意1s内的路程都是0.2cm
8.水平抛出在空中飞行的物体,不考虑空气阻力,则(____)
A.在相等的时间间隔内动量的变化相同
B.在任何时间内,动量变化的方向都是竖直向下
C.在任何时间内,动量对时间的变化率恒定
D.在刚抛出物体的瞬间,动量对时间的变化率为零
E.在刚抛出物体的瞬间,动量对时间的变化率最大
9.一列简谐横波,某时刻的波形如图甲所示,从该时刻开始计时,波上a质点的振动图象如图乙所示,则该波沿x轴___________(选填“正”或“负”)方向传播,在=0.1s时,b质点偏离平衡位置的位_________m,从此刻起1min内a质点通过的路程为_________m。
10.由a、b两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体,当入射角θ等于60o时,其折射光束和出射光束如图所示。
已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60o,则下列说法正确的是()
A.该玻璃球体对a光的折射率为
B.适当增大入射角θ,a、b光束一定不能发生全反射
C.经过同一单缝时,b光衍射现象更明显
D.用同一装置分别进行双缝干涉实验时,b光的条纹间距大些
三、实验题
11.兔子在雪地奔跑,狗拉雪橇的猎人紧追不舍,如果拉雪橇的绳子突然断了会是怎样一副场景。
如图所示(把猎人和雪橇看成一个金属块),质量为2kg的金属块放在水平地面上,在大小为20N、方向与水平方向成37°角的斜向上拉力F作用下,从静止开始做匀加速直线运动.已知金属块与地面间的动摩擦因数μ=0.5,力F持续作用2s后撤去。
(g取10m/s2).
求:
(1)力F撤去的瞬间金属块的速度为多大?
(2)金属块在地面上总共滑行了多远?
12.如图所示为“弹球游戏”中的轨道设置示意图,游戏中左、右手分别在A点和B点同时弹击,若在出口E处两球成功撞击即获得积分.已知
=4m,
=6m,
=5m,假设弹球均以10m/s的速度匀速运动,则成功完成一次操作需要多少时间?
(保留2位有效数值)
四、解答题
13.一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部放一点光源S,其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上,它的反射光线与折射光线的夹角为105°,如图所示。
求
①液体的折射率
②液体表面亮斑的面积。
14.一在隧道中行驶的汽车A以
的速度向东做匀速直线运动,发现前方相距
处、以
的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车,其刹车的加速度大小
从此刻开始计时,若汽车A不采取刹车措施,汽车B刹车直到静止后保持不动,求:
(1)汽车A追上汽车B前,A、B两汽车间的最远距离;
(2)汽车A恰好追上汽车B需要的时间.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
D
A
D
B
D
二、多项选择题
7.BCE
8.AB
9.负0.160
10.AB
三、实验题
11.
(1)12m/s
(2)26.4m
12.0s
四、解答题
13.(i)
;(ii)
14.
(1)16m
(2)8s
高考理综物理模拟试卷
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4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.质量相同的甲、乙两车同时从同一地点沿同一直线运动,它们的运动速度随时间变化的ν–t图象如图所示。
关于两车的运动情况,下列说法正确的是()
A.在0~t0内,乙车一直在做加速度减小的加速运动
B.在t=t0时,甲乙两车恰好相遇
C.在t=2t0时刻,甲乙两车相距最远
D.在0~2t0内,甲车的平均速度大小为v0
2.以下关于物质的微观解释正确的是()
A.分子间的距离增大时,分子间的引力先增大后减小
B.当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时,随着分子间的距离增大,分子势能增大
C.气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的,它跟气体的重力有关
D.用气筒给自行车打气,越压缩越费劲,主要是因为气体分子之间斥力变大
3.如图所示,直角三角形的斜边倾角∠C=30°,底边BC长为2L、处在水平位置,斜边AC是光滑绝缘的,在底边中点O处固定一正点电荷,一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下.滑到斜边上的垂足D时速度为v。
则
A.质点的运动是先匀加速后匀减速运动
B.质点在运动中动能与电勢能之和不发生变化
C.质点运动到非常近斜边底端C点时的速度为
D.质点运动到非常挨近斜边底端C点时的加速度为g/2
4.如图甲所示,一对间距为l=20cm的平行光滑导轨放在水平面上,导轨的左端接R=1Ω的电阻,导轨上垂直放置一导体杆,整个装置处在磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。
杆在沿导轨方向的拉力F作用下做初速为零的匀加速运动。
测得力F与时间t的关系如图乙所示。
杆及两导轨的电阻均可忽略不计,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,则杆的加速度大小和质量分别为()
A.20m/s20.5kgB.20m/s20.1kgC.10m/s20.5kgD.10m/s20.1kg
5.如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动.已知小球所受到电场力是其重力的
,圆环半径为R,斜面倾角为θ=53°,SBC=2R.若使小球在圆环内恰好能作完整的圆周运动,高度h的为()
A.2RB.4RC.10RD.17R
6.如图所示为氢原子的能级示意图,则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征,下列说法中正确的是()
A.一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出5种不同频率的光子
B.一群处于n=3能级的氢原子吸收能量为0.9eV的光子可以跃迁到n=4能级
C.处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV的光子可以发生电离
D.若氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应,则从n=5能级跃迁到n=2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应
二、多项选择题
7.下列说法正确的是__________。
A.做功和热传递都能改变物体的内能
B当气体温度升高时,外界对气体一定做正功
C.饱和汽的体积越大,饱和汽压越大
D.单晶体和多晶体都具有确定的熔点
E气体能够充满容器的整个空间,是气体分子无规则运动的结果
8.直线坐标系Ox轴原点处有a、b两质点,t=0时a、b同时沿x轴正方向做直线运动,其位置坐标x与时间t的比值随时间t变化的关系如图所示,则()
A.质点a做匀加速运动的加速度为10m/s2
B.a、b从原点出发后再次到达同一位置时,a的速度为10m/s
C.a、b从原点出发后再次到达同一位置之前,最远相距1.25m
D.a、b从原点出发后,t=1s时再次到达同一位置
9.据报道,2018年4月18日,某市一处高压电线落地燃烧,幸好没有造成人员伤亡。
高压电线落地可能导致行人跨步触电,如图所示,设人的两脚MN间最大跨步距离为d,电线触地点O流入大地的电流为I,大地的电阻率为ρ,ON间的距离为R。
电流在以O点为圆心、半径为r的半球面上均匀分布,其电流密度为
,若电流密度乘以电阻率等于电场强度,该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中O点处产生的电场强度.下列说法正确的是()
A.两脚并拢跳离触地点是防跨步触电的一种有效方法等效
B.点电荷Q的电荷量为
(k为静电力常量)
C.图中MN两脚间跨步电压可能等于
D.当两脚间的距离处于最大跨步时,跨步电压可能为零
10.如图所示是滑梯简化图,一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑,在AB段匀加速下滑,在BC段匀减速下滑,滑到C点恰好静止,整个过程中滑梯保持静止状态。
假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为μ1和μ2,AB与BC长度相等,则()
A.整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用
B.动摩擦因数μ1+μ2=2tanθ
C.小孩从滑梯上A点滑到C点先超重后失重
D.整个过程中地面对滑梯的支持力先小于小孩和滑梯的总重力后大于小孩和滑梯的总重力
三、实验题
11.某实验小组要测量一节旧干电池的电动势和内电阻,用到下列器材:
灵敏电流计
(内阻为50Ω);电压表
(0~3V,内阻约为10kΩ);电阻箱R1(0~999.9Ω);滑动变阻器R2;开关;导线若干。
由于灵敏电流计的量程太小,该实验小组用电阻箱R1与灵敏电流计
并联,可使其量程扩大为原来的20倍,则改装后的电流表内阻为_________Ω。
扩大量程后灵敏电流计的刻度盘并没有改变,将器材连接成如图甲所示的电路,调节滑动变阻器,读出了多组电压表示数U和灵敏电流计的示数IG,并作出了U-IG图线如图乙所示,由作出的U-IG图线及题中的相关信息,可求得干电池的电动势E=_________V,内阻r=_________Ω。
12.如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=20N/cm,用其拉着一个重为600N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为3cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.求:
(1)弹簧弹力为多大?
(2)物体与水平面间的动摩擦因数.
四、解答题
13.一质量为m的小球(视为质点)从O点以某一水平初速度抛出,在空中运动的轨迹如图,A、B为其运动轨迹上的两点。
已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角为30°;它运动到B点时速度方向与水平方向的夹角为60°。
不计空气阻力。
求:
(1)A到B过程中重力所做的功W
(2)A到B这段时间内重力的冲量I
14.如图所示,一条轻绳上端系在车的左上角的A点,另一条轻绳一端系在车左端B点,B点在A点的正下方,A、B距离为b,两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球,轻绳AC长度为
b,轻绳BC长度为b。
两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。
(1)轻绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大?
(要求画出受力图)
(2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加速度是多大。
(要求画出受力图)
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
B
C
D
C
C
二、多项选择题
7.ADE
8.ACD
9.ABD
10.BD
三、实验题
11.5Ω1.407.5
12.
(1)60N
(2)0.1
四、解答题
13.
(1)
(2)
14.
(1)a=g
(2)am=3g
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- 高考 物理 一轮 复习 第九 电磁感应 中的 动力学 问题 备考 精炼