2022年高考物理一輪 小題精練71 新人教版

2022年高考物理一輪 小題精練71 新人教版1.如圖15（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B（t），如圖15（b）所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計時，經過時間t0滑到圓弧頂端。設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。問金屬棒在圓弧內滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？求0到時間t0內，回路中感應電流產生的焦耳熱量。探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B0的一瞬間，回路中感應電流的大小和方向。t/s15105024v(m/s)圖乙2.如圖甲所示,兩根足夠長的平行光滑金屬導軌固定放置在水平面上，間距L0.2m，一端通過導線與阻值為R=1的電阻連接；導軌上放一質量為m0.5kg的金屬桿，金屬桿與導軌的電阻均忽略不計.整個裝置處于豎直向上的大小為B0.5T的勻強磁場中.現(xiàn)用與導軌平行的拉力F作用在金屬桿上，金屬桿運動的v-t圖象如圖乙所示.（取重力加速度g=10m/s2）求：FRB圖甲（1）t10s時拉力的大小及電路的發(fā)熱功率.（2）在010s內，通過電阻R上的電量.ABDCEFBsR3.如圖所示，AB和CD是足夠長的平行光滑導軌，其間距為l，導軌平面與水平面的夾角為。整個裝置處在磁感應強度為B、方向垂直于導軌平面且向上的勻強磁場中。AC端連有阻值為R的電阻。若將一質量為M、垂直于導軌的金屬棒EF在距BD端s處由靜止釋放，則棒滑至底端前會有加速和勻速兩個運動階段。現(xiàn)用大小為F、方向沿斜面向上的恒力把金屬棒EF從BD位置由靜止推至距BD端s處，此時撤去該力，金屬棒EF最后又回到BD端。求：（1）金屬棒下滑過程中的最大速度。（2）金屬棒棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中，有多少電能轉化成了內能（金屬棒及導軌的電阻不計）?4.如圖（A）所示，固定于水平桌面上的金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強磁場中，磁感強度的大小為B0，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦地滑動，此時adeb構成一個邊長為l的正方形，金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計。從t=0的時刻起，磁場開始均勻增加，磁感強度變化率的大小為k（k=）。求：1用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止，寫出F的大小隨時間t變化的關系式。2如果豎直向下的磁場是非均勻增大的（即k不是常數(shù)），金屬棒以速度v0向什么方向勻速運動時，可使金屬棒中始終不產生感應電流，寫出該磁感強度Bt隨時間t變化的關系式。abcdef圖（A）以向左為運動的正方向圖（B）t1tv0v0t2-v0以豎直向下為正方向圖（C）t1tBt0B0t2-B03如果非均勻變化磁場在0t1時間內的方向豎直向下，在t1t2時間內的方向豎直向上，若t=0時刻和t1時刻磁感強度的大小均為B0，且adeb的面積均為l2。當金屬棒按圖（B）中的規(guī)律運動時，為使金屬棒中始終不產生感應電流，請在圖（C）中示意地畫出變化的磁場的磁感強度Bt隨時間變化的圖像（t1-t0=t2-t1<）。L2LBabcd甲vtv00t1t2乙t35.一有界勻強磁場區(qū)域如圖甲所示，質量為m、電阻為R的長方形矩形線圈abcd邊長分別為L和2L，線圈一半在磁場內，一半在磁場外，磁感強度為B0。t=0時刻磁場開始均勻減小，線圈中產生感應電流，在磁場力作用下運動,v-t圖象如圖乙，圖中斜向虛線為過0點速度圖線的切線，數(shù)據由圖中給出，不考慮重力影響。磁場磁感強度的變化率。t3時刻回路電功率。6.如圖所示，豎直向上的勻強磁場在初始時刻的磁感應強度B0=0.5T，并且以=1T/s在增加，水平導軌的電阻和摩擦阻力均不計，導軌寬為0.5m，左端所接電阻R=0.4。在導軌上l=1.0m處的右端擱一金屬棒ab，其電阻R0=0.1，并用水平細繩通過定滑輪吊著質量為M=2kg的重物，欲將重物吊起，問：（1）感應電流的方向（請將電流方向標在本題圖上）以及感應電流的大?。籰RBab（2）經過多長時間能吊起重物。7.如圖所示，在磁感應強度為B的水平方向的勻強磁場中豎直放置兩平行導軌，磁場方向與導軌所在平面垂直。導軌上端跨接一阻值為R的電阻（導軌電阻不計）。兩金屬棒a和b的電阻均為R，質量分別為和，它們與導軌相連，并可沿導軌無摩擦滑動。閉合開關S，先固定b，用一恒力F向上拉，穩(wěn)定后a以的速度勻速運動，此時再釋放b，b恰好保持靜止，設導軌足夠長，取。（1）求拉力F的大小；（2）若將金屬棒a固定，讓金屬棒b自由滑下（開關仍閉合），求b滑行的最大速度；（3）若斷開開關，將金屬棒a和b都固定，使磁感應強度從B隨時間均勻增加，經0.1s后磁感應強度增到2B時，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求兩金屬棒間的距離h。圖158.如圖15所示，矩形裸導線框長邊的長度為2l，短邊的長度為l，在兩個短邊上均接有電阻R，其余部分電阻不計。導線框一長邊與x軸重合，左邊的坐標x=0，線框內有一垂直于線框平面的磁場，磁場的磁感應強度滿足關系B=B0sin（）。一光滑導體棒AB與短邊平行且與長邊接觸良好，電阻也是R。開始時導體棒處于x=0處，從t=0時刻起，導體棒AB在沿x方向的力F作用下做速度為v的勻速運動，求：（1）導體棒AB從x=0到x=2l的過程中力F隨時間t變化的規(guī)律；（2）導體棒AB從x=0到x=2l的過程中回路產生的熱量。9.水平面上兩根足夠長的金屬導軌平行固定放置，問距為L，一端通過導線與阻值為R的電阻連接；導軌上放一質量為m的金屬桿（見右上圖），金屬桿與導軌的電阻忽略不計；均勻磁場豎直向下.用與導軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動.當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動速度v也會變化，v與F的關系如右下圖。（取重力加速度g=10m/s2）（1）金屬桿在勻速運動之前做什么運動？（2）若m=0.5kg，L=0.5m， R=0.5；磁感應強度B為多大？（3）由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？vR××××××××××××BLmv1（a）ttvtO（b）10.如圖（a）所示，光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內，間距為L、導軌左端接有阻值為R的電阻，質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計，且接觸良好。在導軌平面上有一矩形區(qū)域內存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。開始時，導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當磁場以速度v1勻速向右移動時，導體棒隨之開始運動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達到恒定速度，此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內。求導體棒所達到的恒定速度v2；為使導體棒能隨磁場運動，阻力最大不能超過多少？導體棒以恒定速度運動時，單位時間內克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？若t0時磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運動，經過較短時間后，導體棒也做勻加速直線運動，其vt關系如圖（b）所示，已知在時刻t導體棒瞬時速度大小為vt，求導體棒做勻加速直線運動時的加速度大小。11.如圖所示，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)m，導軌平面與水平面成=37°角，下端連接阻值為尺的電阻勻強磁場方向與導軌平面垂直質量為0.2kg、電阻不計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)為0.25(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大?。?(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻尺消耗的功率為8W，求該速度的大?。?3)在上問中，若R2，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應強度的大小與方向(g=10rns2，sin37°0.6，cos37°0.8)ABMPQN12、如圖所示PQ、MN為足夠長的兩平行金屬導軌,它們之間連接一個阻值的電阻;導軌間距為,電阻,長約的均勻金屬桿水平放置在導軌上,它與導軌的滑動摩擦因數(shù),導軌平面的傾角為在垂直導軌平面方向有勻強磁場,磁感應強度為,今讓金屬桿AB由靜止開始下滑從桿靜止開始到桿AB恰好勻速運動的過程中經過桿的電量,求:(1)當AB下滑速度為時加速度的大小(2)AB下滑的最大速度(3)從靜止開始到AB勻速運動過程R上產生的熱量13.光滑平行金屬導軌水平面內固定，導軌間距L=0.5m，導軌右端接有電阻RL=4小燈泡，導軌電阻不計。如圖甲，在導軌的MNQP矩形區(qū)域內有豎直向上的磁場，MN、PQ間距d=3m，此區(qū)域磁感應強度B隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，垂直導軌跨接一金屬桿，其電阻r=1,在t=0時刻，用水平恒力F拉金屬桿，使其由靜止開始自GH位往右運動，在金屬桿由GH位到PQ位運動過程中，小燈發(fā)光始終沒變化，求：（1）小燈泡發(fā)光電功率；（2）水平恒力F大??；（3）金屬桿質量m.14.兩根光滑的長直金屬導軌導軌MN、M'N'平行置于同一水平面內，導軌間距為l，電阻不計，M、M'處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。ab在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產生的焦耳熱為Q。求：ab運動速度v的大小；電容器所帶的電荷量q。參考答案設金屬進入磁場B0一瞬間的速度變v，金屬棒在圓弧區(qū)域下滑的過程中，機械能守恒：在很短的時間內，根據法拉第電磁感應定律，金屬棒進入磁場B0區(qū)域瞬間的感應電動勢為E，則： 由閉合電路歐姆定律得： 解得感應電流：根據上式討論：I、當時，I0；II、當時，方向為；III、當時，方向為。2.解：(1)由v-t圖象可知：由牛頓第二定律: （或由圖可知，t=10s時，v=4m/s） 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據得：0.24N (2) 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據得: 3、解：（1）（4分）、（2分）（2）（4分） （2分）4解析：（1）=S=kl2I=(2分)因為金屬棒始終靜止，在t時刻磁場的磁感強度為Bt=B0+kt，所以F外=FA=BIl=(B0+kt)l=B0+t(2分)方向向右(1分)（2）根據感應電流產生的條件，為使回路中不產生感應電流，回路中磁通量的變化應為零，因為磁感強度是逐漸增大的，所以金屬棒應向左運動（使磁通量減?。?1分)以豎直向下為正方向t1t0B0t2-B0Bt即：=0，即=BtSt-B0S0，也就是Btl（l-vt）=B0l2(2分)得Bt=(2分)（3）如果金屬棒的右勻速運動，因為這時磁感強度是逐漸減小的，同理可推得，Bt=(2分)所以磁感強度隨時間變化的圖像如右圖（t2時刻Bt不為零）(2分)5.解：（1）由v-t圖可知道，剛開始t=0時刻線圈加速度為（2分）此時感應電動勢（2分）（2分）線圈此刻所受安培力為（2分）得到：（2分）（2）線圈t2時刻開始做勻速直線運動，所以t3時刻有兩種可能：(a)線圈沒有完全進入磁場，磁場就消失，所以沒有感應電流，回路電功率P=0.（2分）(b)磁場沒有消失，但線圈完全進入磁場，盡管有感應電流，所受合力為零，同樣做勻速直線運動（2分）6解析：（1）感應電流的方向：順時針繞向1分2分感應電流大?。?分（2）由感應電流的方向可知磁感應強度應增加：1分安培力2分要提起重物，F(xiàn)mg，3分2分7.解析：（1）（6分）a棒勻速運動，b棒靜止 當a勻速運動時 解得當b勻速運動時： 式聯(lián)立得 （3）（6分） 2BIL= 由式得 得 8解：（1）在t時刻AB棒的坐標為感應電動勢回路總電阻回路感應電流棒勻速運動F=F安=BIl解得：（2）導體棒AB在切割磁感線過程中產生半個周期的正弦交流電感應電動勢的有效值為回路產生的電熱通電時間解得：評分標準：本題共12分。、式各1分，、式各2分。9（1）變速運動（或變加速運動、加速度減小的加速運動，加速運動）。（2）感應電動勢感應電流 安培力由圖線可知金屬桿受拉力、安增力和阻力作用，勻速時合力為零。由圖線可以得到直線的斜率k=2，（T）（3）由直線的截距可以求得金屬桿受到的阻力f，f=2（N）若金屬桿受到的阻力僅為動摩擦力，由截距可求得動摩擦因數(shù)10、解：EBL（v1v2）IE/R速度恒定時有：可得：因為導體棒要做勻加速運動，必有v1v2為常數(shù)，設為Dv，則：則：可解得：11(1)金屬棒開始下滑的初速為零，根據牛頓第二定律mgsinmgcosma由式解得a10×(O.60.25×0.8)ms2=4ms2(2夕設金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導軌方向受力平衡mgsin一mgcos0一F0此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率FvP由、兩式解得(3)設電路中電流為I，兩導軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應強度為B PI2R 由、兩式解得磁場方向垂直導軌平面向上mgFBNf12解析：取AB桿為研究對象其受力如圖示建立如圖所示坐標系 聯(lián)立上面解得（4分）當時（2分）由上問可知故AB做加速度減小的加速運動當從靜止開始到運速運動過程中聯(lián)立可知（3分）而（2分）設兩電阻發(fā)熱和為，由能量守恒可知（4分）（2分）聯(lián)立得（1分）13解析：（1）E=（L·d）B/t=0.5×3×2/4=0.75V I=E/(R+r)=0.75/5=0.15A P=I2·Rl=0.152×4=0.09w (2)由題分析知：桿在勻強磁場中勻速運動，插入磁場區(qū)域之前勻加速運動 F=F安=ILB=0.15×0.5×2=0.15N (3)E=I(R+r)=0.15×5=0.75V E=BLVV=0.75/(2×0.5)=0.75m/s F=ma V=at m=F/a=0.15/(0.75/4)=0.8kg 14.解：設ab上產生的感應電動勢為E，回路中電流為I，ab運動距離s所用的時間為t，則有：EBLvQI2(4R)t由上述方程得：設電容器兩極板間的電勢差為U，則有：UIR電容器所帶電荷量為：qCU 解得：