（新課標(biāo)）高考物理二輪復(fù)習(xí)簡易通 第5講 功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用.doc

第5講功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用(12題為單項(xiàng)選擇題，34題為多項(xiàng)選擇題)1.如圖2513所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的傾角為，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)、與導(dǎo)軌相連的定值電阻阻值為r.磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，從ab位置以平行斜面的大小為v的初速度向上運(yùn)動，最遠(yuǎn)到達(dá)ab的位置，滑行的距離為s.導(dǎo)體棒的電阻也為r，與導(dǎo)軌之間接觸良好并與導(dǎo)軌始終垂直且動摩擦因數(shù)為.則()圖2513a上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為b上滑過程中通過定值電阻r的電荷量為c上滑過程中定值電阻r產(chǎn)生的熱量為mgs(sin cos )d上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為mgssin 解析導(dǎo)體棒在安培力作用下做減速運(yùn)動，故導(dǎo)體棒剛開始向上運(yùn)動時(shí)所受安培力最大，fmbil，a錯(cuò)誤上滑過程通過定值電阻r的電荷量q，b錯(cuò)誤上滑過程中根據(jù)能量守恒定律得2qmgssin mv2，所以q，導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能等于安培力對其做的功wemv2mgssin ，c錯(cuò)誤，d正確答案d2.如圖2514所示，一個(gè)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(gè)空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直于桿方向斜向上的勻強(qiáng)磁場小球沿桿向下運(yùn)動，在a點(diǎn)時(shí)的動能為100 j，在c點(diǎn)時(shí)動能減為零，d為ac的中點(diǎn)，在運(yùn)動過程中，則()圖2514a小球在d點(diǎn)時(shí)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(dá)c點(diǎn)后小球可能沿桿向上運(yùn)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(yùn)動，f洛將減小球與桿的彈力將變小，所受摩擦力也將變小，合力為變力據(jù)f合xek可知a錯(cuò)誤；重力勢能的減少量等于電勢能和內(nèi)能增量之和，b錯(cuò)誤；若電場力大于重力，小球可能沿桿向上運(yùn)動，c正確由于摩擦力為變力，d錯(cuò)誤答案c3.一帶電粒子射入一固定的正點(diǎn)電荷q的電場中，沿如圖2515所示的虛線由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)，b點(diǎn)離q最近若不計(jì)重力，則 ()圖2515a帶電粒子帶正電荷b帶電粒子到達(dá)b點(diǎn)時(shí)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(xiàng)a正確粒子從a到b電場力對其做負(fù)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(diǎn)動能最小，勢能最大，所以選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤，d正確答案ad4電荷量為q1104 c的帶正電的小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向始終不變的電場，電場強(qiáng)度e的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊的速度v與時(shí)間t的關(guān)系分別如圖2516甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，根據(jù)圖象所提供的信息，下列說法正確的是()圖2516a物塊在4 s內(nèi)的總位移x6 mb物塊的質(zhì)量m0.5 kgc物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2d物塊在4 s內(nèi)電勢能減少14 j解析由題圖乙可知，物塊前2 s做勻加速直線運(yùn)動，在24 s做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)vt圖象所圍面積可求得前2 s位移x12 m,24 s位移x24 m，總位移為x6 m，a正確又由牛頓第二定律得qe1mgma，且a1 m/s2，2 s后物塊做勻速運(yùn)動，有qe2mg由題圖甲知e13104 n/c、e22104 n/c，聯(lián)立可得m1 kg，0.2，b錯(cuò)誤，c正確又因?yàn)殡妱菽艿臏p少量等于電場力所做的功，即epwe1qx1e2qx214 j，d正確答案acd5.如圖2517所示，一粗糙水平軌道與一光滑的圓弧形軌道在a處相連接圓弧軌道半徑為r，以圓弧軌道的圓心o點(diǎn)和兩軌道相接處a點(diǎn)所在豎直平面為界，在其右側(cè)空間存在著平行于水平軌道向左的勻強(qiáng)電場，在左側(cè)空間沒有電場現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從水平軌道的b位置由靜止釋放，結(jié)果，物塊第一次沖出圓形軌道末端c后還能上升的最高位置為d，且|cd|r.已知物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，b離a處的距離為x2.5r(不計(jì)空氣阻力)，求：圖2517(1)物塊第一次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的速度；(2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大??；(3)物塊在水平軌道上運(yùn)動的總路程解析(1)對物體由a至d運(yùn)用動能定理得mg2r0mv解得va2.(2)對物體由b至a運(yùn)用動能定理得eq2.5rmg2.5rmv0解得e.(3)對全過程運(yùn)用動能定理得eq2.5rmgs0解得sr.答案(1)2(2)(3)r6如圖2518甲所示，傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌，長度足夠長，寬度l0.4 m，自身電阻不計(jì)，上端接有r0.2 的定值電阻，在導(dǎo)軌間mn虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b0.5 t的有界勻強(qiáng)磁場，mn虛線到磁場的下邊界的距離為28 m在mn虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r0.1 的金屬棒現(xiàn)將金屬棒無初速度釋放，其運(yùn)動時(shí)的vt圖象如圖2518乙所示重力加速度取g10 m/s2.圖2518(1)求斜面的傾角和金屬棒的質(zhì)量m.(保留三位有效數(shù)字)(2)在磁場中運(yùn)動的整個(gè)過程中定值電阻r上產(chǎn)生的熱量q是多少？解析(1)在02 s時(shí)間內(nèi)，對金屬棒有：f合mgsin 根據(jù)牛頓第二定律f合maagsin 由圖象知a6 m/s2解得：37在t5 s之后金屬棒做勻速運(yùn)動，且v6 m/s，金屬棒受力平衡感應(yīng)電動勢eblv感應(yīng)電流if安mgsin f安bil解得：m kg0.133 kg.(2)末速度v26 m/s，金屬棒進(jìn)磁場前的位移是12 m，整個(gè)過程金屬棒位移s40 m由能量關(guān)系有：mgssin q總mv得q總29.6 j故電阻r上的熱量qq總19.7 j.答案(1)370.133 kg(2)19.7 j7(2013浙江卷，24) “電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為ra和rb的同心金屬半球面a和b構(gòu)成，a、b為電勢值不等的等勢面，其過球心的截面如圖2519所示一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動能從偏轉(zhuǎn)器左端m板正中間小孔垂直入射，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域，最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測板n，其中動能為ek0的電子沿等勢面c做勻速圓周運(yùn)動到達(dá)n板的正中間忽略電場的邊緣效應(yīng)圖2519(1)判斷半球面a、b的電勢高低，并說明理由；(2)求等勢面c所在處電場強(qiáng)度e的大??；(3)若半球面a、b和等勢面c的電勢分別為a、b和c，則到達(dá)n板左、右邊緣處的電子，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動能改變量ek左和ek右分別為多少？(4)比較|ek左|與|ek右|的大小，并說明理由解析(1)電子(帶負(fù)電)做圓周運(yùn)動，電場力方向指向球心，電場方向從b指向a，b板電勢高于a板(2)據(jù)題意，電子在電場力作用下做圓周運(yùn)動，考慮到圓軌道上的電場強(qiáng)度e大小相同，有：eemek0mv2r聯(lián)立解得e(3)電子運(yùn)動時(shí)只有電場力做功，根據(jù)動能定理，有ekqu對到達(dá)n板左邊緣的電子，電場力做正功，動能增加，有ek左e(bc)對到達(dá)n板右邊緣的電子，電場力做負(fù)功，動能減小，有ek右e(ac)(4)根據(jù)電場線特點(diǎn)，等勢面b與c之間的電場強(qiáng)度大于c與a之間的電場強(qiáng)度，考慮到等勢面間距相等，有|bc|ac|，即|ek左|ek右|.答案(1)b板電勢高(2)(3)e(bc)e(ac)(4)|ek左|ek右|理由見解析8如圖2520甲所示，mn、pq是固定于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導(dǎo)軌，間距l(xiāng)2.0 m，r是連在導(dǎo)軌一端的電阻，質(zhì)量m1.0 kg的導(dǎo)體棒ab垂直跨在導(dǎo)軌上，電壓傳感器與這部分裝置相連導(dǎo)軌所在空間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.50 t、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場從t0開始對導(dǎo)體棒ab施加一個(gè)水平向左的拉力，使其由靜止開始沿導(dǎo)軌向左運(yùn)動，電壓傳感器測出r兩端的電壓隨時(shí)間變化的圖線如圖2520乙所示，其中oa、bc段是直線，ab段是曲線假設(shè)在1.2 s以后拉力的功率p4.5 w保持不變導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒ab的電阻均可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，不計(jì)電壓傳感器對電路的影響g取10 m/s2.求：圖2520(1)導(dǎo)體棒ab最大速度vm的大??；(2)在1.2 s2.4 s的時(shí)間內(nèi)，該裝置總共產(chǎn)生的熱量q；(3)導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)和電阻r的值解析(1)從題圖乙可知，2.4 s時(shí)r兩端的電壓最大，um1.0 v，由于導(dǎo)體棒內(nèi)阻不計(jì)，故umemblvm1.0 v，所以vm1.0 m/s(2)因?yàn)閡eblv，而b、l為常數(shù)，所以由題圖乙知，在01.2 s內(nèi)導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動設(shè)導(dǎo)體棒在這段時(shí)間內(nèi)的加速度為a，t11.2 s時(shí)導(dǎo)體棒的速度為v1，由題圖乙可知此時(shí)電壓u10.90 v.因?yàn)閡1e1blv1所以v10.90 m/s在1.2 s2.4 s時(shí)間內(nèi)，根據(jù)功能關(guān)系mvptmvq代入數(shù)據(jù)解得q5.3 j(3)導(dǎo)體棒做勻