【創(chuàng)新設計】（浙江專用）高考物理二輪復習 專題提升訓練 第5講 功能關系在電磁學中的應用(1).doc

第5講功能關系在電磁學中的應用一、單項選擇題1如圖2510所示，勻強電場e方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運動，經(jīng)過a點時動能是100 j，經(jīng)過b點時，動能是a點的，減少的動能有轉化成電勢能，那么，當它再次經(jīng)過b點時動能為()圖2510a4 j b8 j c16 j d20 j解析物體在運動中受到的電場力與滑動摩擦力均不變由題意得ekb100 j20 j由w電wfek，w電ek，得wfek.當由b點減速為0時，wf1ekb20 j8 j由b點向右，再返回到b點，整個過程由動能定理分析得：28ekbekb得ekb16204 j，a項正確答案a2如圖2511所示，空間有與水平方向成角的勻強電場一個質量為m的帶電小球，用長為l的絕緣細線懸掛于o點當小球靜止時，細線恰好處于水平位置現(xiàn)用一個外力將小球沿圓弧緩慢地拉到最低點，此過程小球的電荷量不變則該外力做的功為()圖2511amglcot bmgltan c. dmgl解析取小球受力分析如圖，由平衡條件得eq與mg的合力fmgcot .當用外力將小球沿圓弧緩慢移到最低點的過程中：繩子拉力不做功，w外wfek0，即w外mgcot l0，得w外mgcot l，a項正確答案a3如圖2512所示，質量為m的金屬線框a靜置于光滑平面上，通過細繩跨過定滑輪與質量為m的物體b相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強磁場，d表示a與磁場左邊界的距離，不計滑輪摩擦及空氣阻力，設b下降h(hd)高度時的速度為v，則以下關系中成立的是()圖2512av2ghbv22ghca產(chǎn)生的熱量qmghmv2da產(chǎn)生的熱量qmghmv2解析對系統(tǒng)由動能定理得mghw電(mm)v2，w電mghmv2，a產(chǎn)生的熱量qw電mghmv2，選項c正確答案c4如圖2513所示，一個帶正電的小球穿在一根絕緣的粗糙直桿ac上，桿與水平方向成角，整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直于桿方向斜向上的勻強磁場小球沿桿向下運動，在a點時的動能為100 j，在c點時動能減為零，d為ac的中點，在運動過程中，則()圖2513a小球在d點時的動能為50 jb小球電勢能的增加量一定等于重力勢能的減少量c到達c點后小球可能沿桿向上運動d小球在ad段克服摩擦力做的功與小球在dc段克服摩擦力做的功相等解析小球做減速運動，f洛將減小球與桿的彈力將變小，所受摩擦力也將變小，合力為變力根據(jù)f合xek可知a錯誤；重力勢能的減少量等于電勢能和內(nèi)能增量之和，b錯誤；若電場力大于重力，小球可能沿桿向上運動，c正確由于摩擦力為變力，d錯誤答案c5如圖2514所示，帶電平行板中勻強電場方向豎直向下，勻強磁場方向水平向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點自由滑下，經(jīng)過軌道端點p進入板間恰好沿水平方向做直線運動現(xiàn)使球從軌道上較低的b點開始滑下，經(jīng)p點進入板間，在之后運動的一小段時間內(nèi) ()圖2514a小球的重力勢能一定會減小b小球的機械能可能不變c小球的電勢能一定會減小d小球動能可能減小解析若小球帶正電q，當小球做直線運動時，它所受向下的重力mg加上向下的電場力qe等于向上的洛倫茲力qvb，若它從軌道上較低的b點滑下，經(jīng)過p時的速度要小于v，則它在之后的一小段時間內(nèi)要向下方偏轉，洛倫茲力不做功，重力和電場力都做正功，速度增大，洛倫茲力也增大，動能也增大；若小球帶負電q，當小球做直線運動時，它所受向下的重力mg加上向下的洛倫茲力qvb等于向上的電場力qe，若它從軌道上較低的b點滑下，經(jīng)過p時的速度要小于v，則它在之后的一小段時間內(nèi)要向上方偏轉，洛倫茲力不做功，重力做負功而電場力做正功，速度增大，洛倫茲力也增大，動能也增大可知只有選項c正確答案c二、多項選擇題6如圖2515所示，、是豎直平面內(nèi)三個相同的半圓形光滑絕緣軌道，k為軌道最低點，處于勻強磁場中，和處于勻強電場中，三個完全相同的帶正電小球a、b、c從軌道最高點自由下滑至第一次到達最低點k的過程中，下列說法中正確的有()圖2515a在k處，球b速度最大b在k處，球c對軌道壓力最大c球b需時最長d球c機械能損失最多解析從最高點到最低點，合力對c球做正功，對b球做負功，對a球不做功，根據(jù)動能定理可知在k處球c動能最大，速度最大，a錯；求出最低點動能后，由左手定則判斷a球洛倫茲力的方向豎直向上，在k處列向心力方程可得在k處球c對軌道壓力最大，b對；任一高度處根據(jù)動能定理可知，b球速度最小，即b球全程平均速率最小，路程一定時，b球運動時間最長，c對；對球c，電場力做正功，電勢能減小，機械能增加，d錯答案bc7一帶電粒子射入一固定的正點電荷q的電場中，沿如圖2516所示的虛線由a點經(jīng)b點運動到c點，b點離q最近若不計重力，則 ()圖2516a帶電粒子帶正電荷b帶電粒子到達b點時動能最大c帶電粒子從a到b電場力對其做正功d帶電粒子從b到c電勢能減小解析從軌跡可知，粒子受到排斥力作用，所以粒子帶正電，選項a正確粒子從a到b電場力對其做負功，動能減少，電勢能增大；從b到c電場力對其做正功，動能增大，電勢能減少，故粒子在b點動能最小，電勢能最大，所以選項b、c錯誤，d正確答案ad8如圖2517所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長軸長bd4l、短軸長ac2l，勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心o，下端連接一個質量為m、電荷量為q、可視為質點的小環(huán)，小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個裝置處在水平向右的勻強電場中，將小環(huán)從a點由靜止釋放，小環(huán)運動到b點時速度恰好為0.已知小環(huán)在a、b兩點時彈簧的形變量大小相等，則()圖2517a小環(huán)從a點運動到b點的過程中，彈簧的彈性勢能一直增大b小環(huán)從a點運動到b點的過程中，小環(huán)的電勢能一直減小c電場強度的大小ed小環(huán)在a點時受到大環(huán)對它的彈力大小fmgkl解析由于小環(huán)在a、b兩點時彈簧的形變量相等，又由于oal、ob2l，則小環(huán)在a點時彈簧應該處于壓縮狀態(tài)，小環(huán)在b點時彈簧應該處于伸長狀態(tài)，則小環(huán)從a點運動到b點的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大，故a選項錯誤；將小環(huán)從a點由靜止釋放，運動到b點的速度恰好為0可以判斷出小環(huán)帶正電，又根據(jù)沿著電場線的方向電勢逐漸降低，根據(jù)電勢能與電勢的關系q可知：小環(huán)從a點運動到b點的過程中，小環(huán)的電勢能逐漸減小，故b選項正確；由于小環(huán)在a、b兩點的彈簧的形變量相等，即彈簧的彈性勢能相等，小環(huán)從a點運動到b點的過程中，根據(jù)能量守恒定律可得mgl2qel，解得e，故c選項錯誤；根據(jù)平衡條件可得小環(huán)在a點時受到大環(huán)對它的彈力大小為fkxmg，又小環(huán)在a、b兩點時彈簧的形變量相等可得l0xl和l0x2l，解得fmg，故d選項正確答案bd9如圖2518所示，長為l，傾角為的光滑絕緣斜面處于勻強電場中，一帶電荷量為q、質量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的a點開始沿斜面上滑，到達斜面頂端的速度仍為v0.則下列說法正確的是 ()圖2518a小球在b點的電勢能一定大于小球在a點的電勢能b由上述條件可以求得a、b兩點的電勢差c電場方向與ac垂直時，電場強度最大d電場方向與斜面平行時，電場強度最小解析小球從a到b動能不變，重力勢能增加量等于電勢能減小量，所以a錯誤由于重力做功與電場力做功大小相等，所以mghquab，ab兩點間電勢差uab，b正確小球受重力、斜面的支持力和電場力作用，當電場力與重力沿斜面的分力相等，電場力沿垂直斜面方向的分力、重力沿垂直斜面方向的分力和支持力平衡時，小球就會做勻速運動，所以當電場力沿斜面向上時電場力有最小值，而電場力沒有最大值，所以c錯誤，d正確答案bd10如圖2519所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距l(xiāng)1 m，導軌平面與水平面成37角，下端連接阻值r2 的電阻勻強磁場方向與導軌平面垂直質量m0.2 kg、電阻r1 的金屬棒放在兩導軌上棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)0.25(設最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小)當金屬棒由靜止下滑60 m時速度達到穩(wěn)定，電阻r消耗的功率為8 w，金屬棒中的電流方向由a到b，則下列說法正確的是(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)()圖2519a金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時加速度a的大小為4 m/s2b金屬棒達到穩(wěn)定時速度v的大小為10 m/sc磁場方向垂直導軌平面向上，磁感應強度b的大小為0.4 td金屬棒由靜止到穩(wěn)定過程中電阻r上產(chǎn)生的熱量為25.5 j解析金屬棒開始下滑時不受安培力，由牛頓第二定律得agsin gcos 4 m/s2，選項a正確速度達到穩(wěn)定時合力為零，mgcos mgsin ，得0.8 n，由已知8 w得v15 m/s，選項b錯誤根據(jù)左手定則可得，磁場方向垂直于導軌平面向上，由0.8 n，將v15 m/s代入得b0.4 t，選項c正確根據(jù)能量守恒，產(chǎn)生的總焦耳熱量為qmgxsin mv2mgxcos 25.5 j，r上產(chǎn)生的熱量為qrq17 j，選項d錯誤答案ac三、非選擇題11如圖2520所示，在e103 v/m的豎直向下的勻強電場中，有一光滑的半圓形絕緣軌道qpn與一水平絕緣軌道m(xù)n連接，半圓形軌道平面與電場線平行，p為qn圓弧的中點，其半徑r40 cm，一帶正電荷q104 c的小滑塊質量m10 g，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)0.15，位于n點右側1.5 m處，取g10 m/s2，求：圖2520(1)要使小滑塊恰能運動到半圓軌道的最高點q，則小滑塊應以多大的初速度v0向左運動？(2)這樣運動的滑塊通過p點時對軌道的壓力是多大？解析設小滑塊到達q點的速度為v，在q點由牛頓第二定律得：mgqem，小滑塊從開始運動至到達q點的過程中，由動能定理得：mg2rqe2r(mgqe)xmv2mv，聯(lián)立解得v07 m/s.(2)設小滑塊到達p點的速度為v，則從開始運動至到達p點的過程中，由動能定理得：(qemg)x(mgqe)rmv2mv，在p點有：fnm，代入數(shù)據(jù)得fn0.6 n.答案(1)7 m/s(2)0.6 n12如圖2521所示，一根質量為m的金屬棒mn水平放置在兩根豎直的光滑平行金屬導軌上，并始終與導軌保持良好接觸，導軌間距為l，導軌下端接一阻值為r的電阻，其余電阻不計在空間內(nèi)有垂直于導軌平面的磁場，磁感應強度大小只隨豎直方向位移y變化，變化規(guī)律bky，k為大于零的常量質量m4m的物體靜止在傾角30的光滑斜面上，并通過輕質光滑定滑輪和絕緣細繩與金屬棒相連接當金屬棒沿y軸方向從y0位置由靜止開始向上運