2018年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題二 力與物體的直線運(yùn)動(dòng) 第2講 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用講學(xué)案

第2講動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用課標(biāo)卷高考命題分析年份題號(hào)·題型·分值模型·情景題眼分析難度2015年卷14題·選擇題·6分勻變速直線運(yùn)動(dòng)(電場(chǎng)力與重力)傾斜電容器電場(chǎng)強(qiáng)度的方向易2016年卷24題·計(jì)算題·12分單桿切割電磁感應(yīng)現(xiàn)象勻速運(yùn)動(dòng)中2017年卷25題·計(jì)算題·20分牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律多過程分析難1帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力的方向始終垂直于粒子的速度方向2帶電粒子在電場(chǎng)力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線運(yùn)動(dòng)只能是勻速直線運(yùn)動(dòng)3帶電粒子(不計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止開始被加速或帶電粒子沿著平行于電場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)4電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒在安培力和其他恒力作用下的三種運(yùn)動(dòng)類型：勻速直線運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng)1帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的問題：在電場(chǎng)中處理力學(xué)問題時(shí)，其分析方法與力學(xué)相同首先進(jìn)行受力分析，然后看粒子所受的合力方向與速度方向是否一致，其運(yùn)動(dòng)類型有電場(chǎng)內(nèi)的加速運(yùn)動(dòng)和在交變電場(chǎng)內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)2帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)，一般多以加速、減速交替出現(xiàn)的多運(yùn)動(dòng)過程的情景出現(xiàn)解決的方法：(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)分析其中一個(gè)變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律(2)借助運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析高考題型1電場(chǎng)內(nèi)動(dòng)力學(xué)問題分析例1(2017·全國(guó)卷·25)真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電油滴在該電場(chǎng)中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為v0，在油滴處于位置A時(shí)，將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然增大到某值，但保持其方向不變持續(xù)一段時(shí)間t1后，又突然將電場(chǎng)反向，但保持其大小不變；再持續(xù)同樣一段時(shí)間后，油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)重力加速度大小為g.(1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)求增大后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；為保證后來的電場(chǎng)強(qiáng)度比原來的大，試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件已知不存在電場(chǎng)時(shí)，油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍答案見解析解析(1)油滴帶電性質(zhì)不影響結(jié)果，設(shè)該油滴帶正電，油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q，油滴速度方向向上為正油滴在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上在t0時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí)，油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，大小a1滿足qE2mgma1油滴在t1時(shí)刻的速度為v1v0a1t1電場(chǎng)強(qiáng)度在t1時(shí)刻突然反向，油滴做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，大小a2滿足qE2mgma2油滴在t22t1時(shí)刻的速度為v2v1a2t1由式得v2v02gt1(2)由題意，在t0時(shí)刻前有qE1mg油滴從t0到t1時(shí)刻的位移為x1v0t1a1t12油滴在從t1時(shí)刻到t22t1時(shí)刻的時(shí)間間隔內(nèi)的位移為x2v1t1a2t12由題給條件有v022g×2h4gh式中h是B、A兩點(diǎn)之間的距離若B點(diǎn)在A點(diǎn)之上，依題意有x1x2h由式得E222()2E1為使E2E1，應(yīng)有22()21即當(dāng)0t1(1)或t1(1)條件式和式分別對(duì)應(yīng)于v20和v20兩種情形若B在A點(diǎn)之下，依題意有x2x1h由式得E222()2E1為使E2>E1，應(yīng)有22()2>1即t1>(1)另一解為負(fù)，不符合題意，舍去1(2017·上海閔行區(qū)二模)如圖1所示，質(zhì)量為m、帶電量為q的滑塊沿絕緣斜面勻速下滑，當(dāng)滑塊滑至豎直向下勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)時(shí)，滑塊運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)為()圖1A繼續(xù)勻速下滑 B將加速下滑C將減速下滑 D上述三種情況都可能發(fā)生答案A解析設(shè)斜面的傾角為.滑塊沒有進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，根據(jù)平衡條件得mgsin Ff且FNmgcos 又FfFN得到，mgsin mgcos ，即有sin cos 當(dāng)滑塊進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，設(shè)滑塊受到的電場(chǎng)力大小為F.根據(jù)正交分解得到滑塊受到的沿斜面向下的力為(mgF)sin ，沿斜面向上的力為(mgF)cos ，由于sin cos ，所以(mgF)sin (mgF)cos ，即受力仍平衡，所以滑塊仍做勻速運(yùn)動(dòng)2(2017·內(nèi)蒙古包頭市一模)如圖2所示，在豎直平面內(nèi)一個(gè)帶正電的小球質(zhì)量為m，所帶的電荷量為q，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)的絕緣輕細(xì)線系在一勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右，分布的區(qū)域足夠大現(xiàn)將帶正電小球從O點(diǎn)右方由水平位置A點(diǎn)無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)速度恰好為零圖2(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小(2)若小球從O點(diǎn)的左方由水平位置C點(diǎn)無初速度自由釋放，則小球到達(dá)最低點(diǎn)B所用的時(shí)間t是多少？(已知：OAOCL，重力加速度為g)答案(1)(2)解析(1)對(duì)小球由A到B的過程，由動(dòng)能定理得0mgLqEL故E(2)小球由C點(diǎn)釋放后，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到B 點(diǎn)時(shí)的速度為vb，設(shè)小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a，F(xiàn)合mgag又vb22aL4gL得t高考題型2磁場(chǎng)內(nèi)動(dòng)力學(xué)問題分析例2(多選)(2017· 河南洛陽(yáng)市第二次統(tǒng)考)如圖3甲所示，一帶電物塊無初速度地放在傳送帶的底端，傳送帶以恒定的速率順時(shí)針傳動(dòng)，該裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，物塊由底端E運(yùn)動(dòng)至傳送帶頂端F的過程中，其vt圖象如圖乙所示，若物塊全程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4.5 s，則下列判斷正確的是()圖3A該物塊帶負(fù)電B傳送帶的傳送速度大小可能大于1 m/sC若已知傳送帶的長(zhǎng)度，可求出該過程中物塊與傳送帶發(fā)生的相對(duì)位移D在24.5 s內(nèi)，物塊與傳送帶間仍可能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)答案BD解析由題圖乙可知，物塊先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，物塊的最大速度是1 m/s.對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可知，開始時(shí)物塊受到重力、支持力和摩擦力的作用，設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為，沿斜面的方向：FNmgsin ma物塊運(yùn)動(dòng)后，又受到洛倫茲力的作用，由式可知，物塊的加速度逐漸減小，一定是FN逐漸減小，而開始時(shí)：FNmgcos ，后來：FNmgcos F洛，即洛倫茲力的方向是向上的物塊沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，物塊帶正電，故A錯(cuò)誤；物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)：mgsin (mgcos F洛)由可知，只要傳送帶的速度大于等于1 m/s，則物塊達(dá)到最大速度的條件與傳送帶的速度無關(guān)，所以傳送帶的速度可能是1 m/s，也可能是大于1 m/s，物塊可能相對(duì)于傳送帶靜止，也可能相對(duì)于傳送帶運(yùn)動(dòng)故B、D正確；由以上的分析可知，傳送帶的速度不能判斷，所以若已知傳送帶的長(zhǎng)度，也不能求出該過程中物塊與傳送帶發(fā)生的相對(duì)位移，故C錯(cuò)誤1對(duì)于磁場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)力學(xué)問題，要特別注意洛倫茲力的特性，因F洛qvB，則速度v的變化影響受力，受力的變化又反過來影響運(yùn)動(dòng)2帶電粒子在電場(chǎng)力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線運(yùn)動(dòng)只能是勻速直線運(yùn)動(dòng)3此類問題也常出現(xiàn)臨界問題，如滑塊脫離木板的臨界條件是支持力為零3(多選)如圖4所示，兩個(gè)傾角分別為30°和60°的光滑絕緣斜面固定于水平地面上，并處于方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小滑塊甲和乙分別從兩個(gè)斜面頂端由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，兩小滑塊都將飛離斜面，在此過程中()圖4A甲滑塊飛離斜面瞬間的速度比乙滑塊飛離斜面瞬間的速度大B甲滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比乙滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短C兩滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移大小相同D兩滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中，重力的平均功率相等答案AD解析小滑塊飛離斜面時(shí)，洛倫茲力與重力垂直斜面的分力平衡，故：mgcos qvmB解得vm，所以斜面角度越小，飛離斜面瞬間的速度越大，故甲滑塊飛離時(shí)速度較大，A正確；滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度恒定不變，由受力分析和牛頓第二定律可得加速度agsin ，所以甲的加速度小于乙的加速度，因?yàn)榧椎淖畲笏俣却笥谝业淖畲笏俣?，由vmat得，甲在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于乙在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，故B錯(cuò)誤；由以上分析和x得，甲在斜面上的位移大于乙在斜面上的位移，故C錯(cuò)誤；由平均功率的公式PFmg·sin ，因sin 30°cos 60°，故重力的平均功率一定相等，故D正確4(2017·山西臨汾市二模)如圖5所示，無限長(zhǎng)水平直導(dǎo)線中通有向右的恒定電流I，導(dǎo)線正上方沿豎直方向有一用絕緣細(xì)線懸掛著的正方形線框線框中通有沿逆時(shí)針方向的恒定電流I，線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線框下邊與直導(dǎo)線平行，且到直導(dǎo)線的距離也為L(zhǎng).已知在長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中距長(zhǎng)直導(dǎo)線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bk(k為常量)，線框的質(zhì)量為m，則剪斷細(xì)線的瞬間，線框的加速度為()圖5A0 B.gC.gD.g答案D解析線框下邊受到的安培力的大小為F1k·ILkI2，方向向下，線框上邊受到的安培力大小F2·ILkI2，方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可得，F(xiàn)1mgF2ma解得：ag，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確高考題型3電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題分析例3(2017·全國(guó)名校模擬)如圖6所示，直角坐標(biāo)系xOy在水平面內(nèi)，其第一象限內(nèi)有一磁場(chǎng)，方向垂直于水平面向下，磁場(chǎng)沿y軸方向分布均勻，沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨坐標(biāo)x增大而減小，滿足B(單位：T)；“”形光滑金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌MON頂角為45°，固定在水平面內(nèi)，ON與x軸重合一根質(zhì)量為2 kg的導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸，電阻恒為0.5 ，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒最初處于原點(diǎn)位置O，某時(shí)刻給導(dǎo)體棒施加一個(gè)水平向右的外力作用，使得導(dǎo)體棒從靜止開始沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系為E3t(單位：V)求：圖6(1)第2 s內(nèi)回路中流過的電荷量q.(2)導(dǎo)體棒滑動(dòng)過程中水平外力F與橫坐標(biāo)x的關(guān)系式答案(1)9 C(2)F(26) N解析(1)t1 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E13×1 V3 V，感應(yīng)電流I1 A6 At2 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E23×2 V6 V，感應(yīng)電流I2 A12 A因?yàn)楦袘?yīng)電流與時(shí)間成正比，屬于線性關(guān)系，所以有：qtt9 C.(2)由導(dǎo)軌夾角為45°，可知任意t時(shí)刻回路中導(dǎo)體棒有效切割長(zhǎng)度Lx有：EBLvBxv由題意有：E3tB聯(lián)立得：v3t故加速度a3 m/s2因此導(dǎo)體棒在拉力和安培力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)安培力F安BIL根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v聯(lián)立得：F安2根據(jù)牛頓第二定律：FF安ma(26) N.5(2017·全國(guó)名校模擬)如圖7甲所示，電阻不計(jì)、間距L1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接一阻值R2 的電阻，虛線OO下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將一質(zhì)量m0.2 kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab從OO上方某處以v01 m/s的初速度下落，金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平金屬桿下落到磁場(chǎng)邊界OO所需時(shí)間t0.1 s，下落0.4 m的過程中金屬桿的加速度與下落的距離h之間的關(guān)系如圖乙所示，g取10 m/s2，則()圖7A金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為6 m/sB金屬桿開始下落時(shí)與OO的距離為0.1 mC磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4 TD金屬桿下落0.4 m時(shí)的速度為1 m/s答案D解析金屬桿下落到磁場(chǎng)邊界OO的過程中加速度為g，則金屬桿到OO時(shí)的速度v1v0gt12 m/s，金屬桿下落時(shí)距OO的高度h0.15 m，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小為10 m/s2，方向向上，有mgma，代入數(shù)據(jù)得B2 T，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從乙圖中可以看出，金屬桿下落0.4 m后開始做勻速運(yùn)動(dòng)，則mg，代入數(shù)據(jù)得v21 m/s，D正確6如圖8所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下當(dāng)該磁場(chǎng)區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑且足夠長(zhǎng)，桿在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：圖8(1)MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開金屬桿時(shí)，感應(yīng)電流的功率P.答案(1)(2)(3)解析(1)MN剛掃過金屬桿時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBdv0感應(yīng)電流I解得I(2)安培力FBId由牛頓第二定律得Fma解得a(3)金屬桿切割磁感線的相對(duì)速度vv0v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBd(v0v)電功率P解得P題組1全國(guó)卷真題精選1(2015·新課標(biāo)全國(guó)·14)如圖9，兩平行的帶電金屬板水平放置若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖9A保持靜止?fàn)顟B(tài)B向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)答案D解析兩平行金屬板水平放置時(shí)，帶電微粒靜止有mgqE，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后，兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，電場(chǎng)力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，但大小不變，此時(shí)電場(chǎng)力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確2(2016·全國(guó)卷·24)如圖10，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上t0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)t0時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為g.求：圖10(1)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小；(2)電阻的阻值答案(1)Blt0(g)(2)解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得Fmgma設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vat0當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBlv聯(lián)立式可得EBlt0(g)(2)設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿中的電流為I，根據(jù)歐姆定律I式中R為電阻的阻值金屬桿所受的安培力為F安BlI因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，有FmgF安0聯(lián)立式得R題組2各省市真題精選3.(2015·海南卷·5)如圖11，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng).在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q>0)的粒子；在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在電場(chǎng)力的作用下，兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面若兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則Mm為()圖11A32 B21C52 D31答案A解析因兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面，電荷量為q的粒子通過的位移為l，電荷量為q的粒子通過的位移為l，由牛頓第二定律知它們的加速度大小分別為a1、a2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有l(wèi)a1t2t2la2t2t2解得.B、C、D錯(cuò)，A對(duì)4(多選)(2014·浙江理綜·20)如圖12甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒從t0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，值為Im，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较騽t金屬棒()圖12A一直向右移動(dòng)B速度隨時(shí)間周期性變化C受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功答案ABC解析根據(jù)左手定則知金屬棒在0內(nèi)所受安培力向右，大小恒定，故金屬棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，在T內(nèi)金屬棒所受安培力與前半個(gè)周期大小相等，方向相反，金屬棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)金屬棒速度恰好為零，以后始終向右重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B、C正確；在0時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，安培力做正功，在T時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，安培力做負(fù)功，在一個(gè)周期內(nèi)，安培力所做總功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤專題強(qiáng)化練1(多選)(2017·福建省4月模擬)兩個(gè)相隔一定距離的等量正點(diǎn)電荷固定不動(dòng)，在其產(chǎn)生的電場(chǎng)中，一個(gè)帶負(fù)電的粒子以某一初速度從某一位置開始運(yùn)動(dòng)，僅在電場(chǎng)力作用下，該粒子可能做()A勻變速直線運(yùn)動(dòng)B勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C勻速圓周運(yùn)動(dòng)D在某一點(diǎn)附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)答案CD2(2017·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)等五校聯(lián)考)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖象如圖1所示，在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)帶電粒子于t0時(shí)刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，則下列說法中正確的是()圖1A帶電粒子只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B02 s內(nèi)，電場(chǎng)力所做的功等于零C4 s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)D2.54 s內(nèi)，速度的改變等于零答案D3(2017·河北衡水市模擬)如圖2所示，地面上某個(gè)空間區(qū)域存在這樣的電場(chǎng)，水平虛線上方為場(chǎng)強(qiáng)E1，方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)；虛線下方為場(chǎng)強(qiáng)E2，方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)一個(gè)質(zhì)量m，帶電量q的小球從上方電場(chǎng)的A點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果剛好到達(dá)下方電場(chǎng)中與A關(guān)于虛線對(duì)稱的B點(diǎn)，則下列結(jié)論正確的是()圖2A若AB高度差為h，則UABB帶電小球在A、B兩點(diǎn)電勢(shì)能相等C在虛線上、下方的電場(chǎng)中，帶電小球運(yùn)動(dòng)的加速度相同D兩電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系滿足E22E1答案A解析對(duì)A到B的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得，qUABmgh0，解得：UAB，知A、B的電勢(shì)不等，則電勢(shì)能不等故A正確，B錯(cuò)誤；A到虛線速度由零加速至v，虛線到B速度由v減為零，位移相同，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的推論知，加速度大小相等，方向相反故C錯(cuò)誤；在上方電場(chǎng)，根據(jù)牛頓第二定律得：a1，在下方電場(chǎng)中，根據(jù)牛頓第二定律得，加速度大小為：a2，因?yàn)閍1a2，解得：E2E1.故D錯(cuò)誤4(2017·哈爾濱師大附中等二模)如圖3所示，空間有場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)；光滑絕緣斜面傾角為，底端固定一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧；彼此絕緣的AB兩物體靜止在彈簧頂端，A的質(zhì)量為m，電量為q，B的質(zhì)量也為m，不帶電，彈簧處在彈性限度內(nèi)；某時(shí)刻，在沿斜面向上的外力F作用下，AB一起以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)AB分離瞬間()圖3A彈簧的形變量為0B彈簧的形變量為xCA的速度達(dá)到最大DA的加速度為0答案B5(多選)(2017·河南濮陽(yáng)市一模)如圖4甲所示，光滑“”型金屬支架ABC固定在水平面上，支架處在垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一金屬導(dǎo)體棒EF放在支架上，用一輕桿將導(dǎo)體棒與墻固定連接，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直于水平面向下為正方向，則下列說法正確的是()圖4At1時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力最大Bt2時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力為零Ct2到t3時(shí)間內(nèi)，輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小Dt2到t4時(shí)間內(nèi)，輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力方向不變答案BC6(多選)(2017·江西南昌市一模)如圖5所示，質(zhì)量為m0.04 kg、邊長(zhǎng)l0.4 m的正方形導(dǎo)體框abcd放置在一光滑絕緣斜面上，線框用一平行斜面的細(xì)線系于O點(diǎn)，斜面的傾角為30°；線框的一半處于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B20.5t(T)，方向垂直于斜面；已知線框電阻為R0.5 ，重力加速度g10 m/s2.則()圖5A線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaBt0時(shí)，細(xì)線拉力大小為F0.2 NC線框中感應(yīng)電流大小為I80 mAD經(jīng)過一段時(shí)間t，線框可能沿斜面向上運(yùn)動(dòng)答案CD7.如圖6所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)一向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是圖中的()圖6A B C D答案D解析由左手定則可判斷圓環(huán)受到豎直向上的洛倫茲力、豎直向下的重力，還可能受到垂直細(xì)桿的彈力及向左的摩擦力，當(dāng)qv0Bmg時(shí)，圓環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)圖象為，故正確；當(dāng)qv0Bmg時(shí)，F(xiàn)NmgqvB此時(shí)：FNma，所以圓環(huán)做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，所以其vt圖象的斜率應(yīng)該逐漸增大，故錯(cuò)誤當(dāng)qv0Bmg時(shí)，F(xiàn)NqvBmg，此時(shí)：FNma，所以圓環(huán)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到qvBmg時(shí)，圓環(huán)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，故正確8.如圖7所示，直線邊界ab上方有無限大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一矩形金屬線框底邊與磁場(chǎng)邊界平行，從距離磁場(chǎng)邊界高度為h處由靜止釋放，下列說法正確的是()圖7A整個(gè)下落過程中，穿過線框的磁通量一直在減小B線框穿出磁場(chǎng)的過程中，線框中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流C線框穿出磁場(chǎng)的過程中，線框受到的安培力可能一直減小D線框穿出磁場(chǎng)的過程中，線框的速度可能先增大后減小答案C9(2017·北京石景山區(qū)模擬)如圖8所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，導(dǎo)軌平面的傾角為，導(dǎo)軌的下端接有電阻當(dāng)空間沒有磁場(chǎng)時(shí)，使ab以平行導(dǎo)軌平面的初速度v0沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為H；當(dāng)空間存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為h.兩次運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)體棒ab始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好關(guān)于上述情景，下列說法中正確的是()圖8A兩次上升的最大高度比較，有HhB兩次上升的最大高度比較，有HhC有磁場(chǎng)時(shí)，ab上升過程的最大加速度為gsin D有磁場(chǎng)時(shí)，ab上升過程的最小加速度為gsin 答案D10(2017·北京豐臺(tái)模擬)如圖9所示，在傾角37°的斜面上，固定一寬度L0.25 m的足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端MN間接入一個(gè)電源，電源電動(dòng)勢(shì)E1.5 V，內(nèi)阻r1.0 .一質(zhì)量m25 g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其電阻R1.5 .整個(gè)裝置處于垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.80 T導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，取g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8.求：圖9(1)金屬棒所受安培力F的大小和方向；(2)若金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，金屬棒所受摩擦力Ff的大小和方向；(3)若導(dǎo)軌光滑，現(xiàn)將MN間電源拿掉換接一個(gè)阻值為R02.5 的電阻，其他條件保持不變，金屬棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)，它所能達(dá)到的最大速度vmax.答案(1)0.12 N，方向沿斜面向上(2)0.03 N，方向沿斜面向上(3)15 m/s解析(1)IF安BIL聯(lián)立解得F安0.12 N，方向沿斜面向上(2)金屬棒受力如圖所示，假設(shè)摩擦力方向沿斜面向上，因金屬棒靜止，則mgsin 37°F安Ff解得Ff0.03 N，方向沿斜面向上(3)當(dāng)合力為0時(shí)，有最大速度vmax由mgsin 37°F安F安 BILIEBLvmax得vmax15 m/s.11如圖10所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬軌道上導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻圖10(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過棒的電流I及棒的速率v；(2)改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時(shí)的Rx.答案(1)(2)解析(1)導(dǎo)體棒勻速下滑時(shí)，Mgsin BIlI設(shè)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E0，E0Blv由閉合電路歐姆定律得：I聯(lián)立，得v(2)改變Rx，由式可知電流不變，設(shè)帶電微粒在金屬板間勻速通過時(shí)，板間電壓為U，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，則UIRxEmgqE聯(lián)立，得Rx.18