2020屆高考物理 專項精練精析三十七

(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！)1.如右圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)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abBab邊經(jīng)過最低點時的速度vCa、b兩點間的電壓逐漸變大D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLmv2解析：本題考查電磁感應(yīng)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(yīng)電流方向為ba，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(yīng)等于此過程中機械能的損失，故選項D正確答案：D2.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導軌底端向上滑行，導軌平面與水平面成30°角，兩導軌上端用一電阻R相連，如右圖所示，磁場垂直斜面向上，導軌的電阻不計，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時的速度大小為v，()A向上滑行的時間大于向下滑行的時間B在向上滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量小于向下滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量C向上滑行時與向下滑行時通過電阻R的電荷量相等D金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點，電阻R上產(chǎn)生的熱量為m(vv2)解析：導體桿沿斜面向上運動時安培力沿斜面向下，沿斜面向下運動時安培力沿斜面向上，所以上升過程的加速度大于下滑過程的加速度，因此向上滑行的時間小于向下滑行的時間，A錯；向上滑行過程的平均速度大，感應(yīng)電流大，安培力做的功多，R上產(chǎn)生的熱量多，B錯；由q知C對；由能量守恒定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為m(vv2)，D錯； 本題中等難度答案：C3.矩形線圈abcd，長ab20 cm，寬bc10 cm，匝數(shù)n200，線圈回路總電阻R5 .整個線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過若勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如右圖所示，則()A線圈回路中感應(yīng)電動勢隨時間均勻變化B線圈回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.2 AC當t0.3 s時，線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016 ND在1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48 J解析：由EnnS可知，由于線圈中磁感應(yīng)強度的變化率 T/s0.5 T/s為常數(shù)，則回路中感應(yīng)電動勢為En2 V，且恒定不變，故選項A錯誤；回路中感應(yīng)電流的大小為I0.4 A，選項B錯誤；當t0.3 s時，磁感應(yīng)強度B0.2 T，則安培力為FnBIl200×0.2×0.4×0.2 N3.2 N，故選項C錯誤；1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為QI2Rt0.42×5×60 J48 J選項D正確答案：D4(2020·揚州模擬)如圖甲所示，光滑導軌水平放置在與水平方向夾角60°斜向下的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導體棒ab垂直導軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)規(guī)定ab的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t時間內(nèi)，能正確反映流過導體棒ab的電流i和導體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是()解析：由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故A、B錯；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負值；在t0t時間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，D項正確答案：D5.如右圖所示，光滑金屬導軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強磁場中有一質(zhì)量為m的導體棒以初速度v0從某位置開始在導軌上水平向右運動，最終恰好靜止在A點在運動過程中，導體棒與導軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過A點的總電荷量為Q.已知導體棒與導軌間的接觸電阻阻值為R，其余電阻不計，則()A該過程中導體棒做勻減速運動B該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為mvC開始運動時，導體棒與導軌所構(gòu)成回路的面積為D當導體棒的速度為v0時，回路中感應(yīng)電流大小為初始時的一半解析：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBlv，電流為IBlv/R，安培力為FBIlB2l2v/R，l、v都在減小，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度也在減小，故A錯；該過程中，動能全部轉(zhuǎn)化為接觸電阻產(chǎn)生的熱量為mv；B錯；該過程中，通過的總電荷量為QBS/R，整理后得開始運動時，導體棒與導軌所構(gòu)成回路的S，C對；由產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBlv和電流為IBlv/R，可知D錯答案：C6.如右圖所示，兩豎直放置的平行光滑導軌相距0.2 m，其電阻不計，處于水平向里的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5 T，導體棒ab與cd的電阻均為0.1 ，質(zhì)量均為0.01 kg.現(xiàn)用豎直向上的力拉ab棒，使之勻速向上運動，此時cd棒恰好靜止，已知棒與導軌始終接觸良好，導軌足夠長，g取10 m/s2，則()Aab棒向上運動的速度為1 m/sBab棒受到的拉力大小為0.2 NC在2 s時間內(nèi)，拉力做功為0.4 JD在2 s時間內(nèi)，ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為0.4 J解析：cd棒受到的安培力等于它的重力，BLmg，v2 m/s，A錯誤ab棒受到向下的重力G和向下的安培力F，則ab棒受到的拉力FTFG2mg0.2 N，B正確在2 s內(nèi)拉力做的功，WFTvt0.2×2×2 J0.8 J，C不正確在2 s內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量QI2Rt2Rt0.2 J，D不正確答案：B7.如右圖所示，在光滑水平面上方，有兩個磁感應(yīng)強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，如圖所示，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大一個邊長為a，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形金屬線框垂直磁場方向，以速度v從圖示位置向右運動，當線框中心線AB運動到與PQ重合時，線框的速度為，則()A此時線框中的電功率為4B2a2v2/RB此時線框的加速度為4B2a2v/(mR)C此過程通過線框截面的電荷量為Ba2/RD此過程回路產(chǎn)生的電能為0.75mv2解析：線框左右兩邊都切割磁感線則E總2Ba·，P，A錯誤；線框中電流I，兩邊受安培力F合2·BIa，故加速度a，B錯誤；由，.qt得q.從B點到Q點Ba2，故C正確；而回路中產(chǎn)生的電能Emv2m2mv2，故D錯誤答案：C二、非選擇題8(2020·江蘇單科)如右圖所示，兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導軌相連，勻強磁場與導軌平面垂直一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放導體棒進入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻求：(1)磁感應(yīng)強度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度的大小v；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.解析：(1)電流穩(wěn)定后，導體棒做勻速運動BILmg解得B.(2)感應(yīng)電動勢EBLv感應(yīng)電流I由式解得v.(3)由題意知，導體棒剛進入磁場時的速度最大，設(shè)為vm機械能守恒mvmgh感應(yīng)電動勢的最大值EmBLvm感應(yīng)電流的最大值Im解得Im.答案：(1)B(2)v(3)Im9.如右圖所示，兩根相同的勁度系數(shù)為k的金屬輕彈簧用兩根等長的絕緣線懸掛在水平天花板上，彈簧的上端通過導線與阻值為R的電阻相連，彈簧的下端接一質(zhì)量為m、長度為L、電阻為r的金屬棒，金屬棒始終處于寬度為d的垂直紙面向里磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中開始時彈簧處于原長金屬棒從靜止釋放，其下降高度為h時達到了最大速度已知彈簧始終在彈性限度內(nèi)，且當彈簧的形變量為x時，它的彈性勢能為kx2，不計空氣阻力和其他電阻，求：(1)金屬棒的最大速度是多少？(2)這一過程中R消耗的電能是多少？解析：(1)當金屬棒有最大速度時，加速度為零，金屬棒受向上的彈力、安培力和向下的重力作用，有2khBIdmgIvmax.(2)根據(jù)能量關(guān)系得mgh2×mvE電又有R、r共同消耗了總電能，ERErE電整理得R消耗的電能為ERE電mghkh2答案：(1)(2)mghkh210如圖所示，在距離水平地面h0.8 m的虛線的上方，有一個方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強磁場正方形線框abcd的邊長l0.2 m，質(zhì)量m0.1 kg，電阻R0.08 .一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連線框，另一端連一質(zhì)量M0.2 kg的物體A.開始時線框的cd在地面上，各段繩都處于伸直狀態(tài)，從如圖所示的位置由靜止釋放物體A，一段時間后線框進入磁場運動，已知線框的ab邊剛進入磁場時線框恰好做勻速運動當線框的cd邊進入磁場時物體A恰好落地，同時將輕繩剪斷，線框繼續(xù)上升一段時間后開始下落，最后落至地面整個過程線框沒有轉(zhuǎn)動，線框平面始終處于紙面內(nèi)，g取10 m/s2.求：(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B.(2)線框從開始運動到最高點，用了多長時間？(3)線框落地時的速度多大？解析：(1)設(shè)線框到達磁場邊界時速度大小為v，由機械能守恒定律可得：Mg(hl)mg(hl)(Mm)v2代入數(shù)據(jù)解得：v2 m/s線框的ab邊剛進入磁場時，感應(yīng)電流：I線框恰好做勻速運動，有：MgmgIBl代入數(shù)據(jù)解得：B1 T(2)設(shè)線框進入磁場之前運動時間為t1，有：hlvt1代入數(shù)據(jù)解得：t10.6 s線框進入磁場過程做勻速運動，所用時間：t20.1 s此后輕繩拉力消失，線框做豎直上拋運動，到最高點時所用時間：t30.2 s線框從開始運動到最高點，所用時間：tt1t2t30.9 s(3)線框從最高點下落至磁場邊界時速度大小不變，線框所受安培力大小也不變，即IBl(Mm)gmg因此，線框穿過磁場過程還是做勻速運動，離開磁場后做豎直下拋運動由機械能守恒定律可得：mvmv2mg(hl)代入數(shù)據(jù)解得線框落地時的速度：v14 m/s.答案：(1)1 T(2)0.9 s(3)4 m/s