強(qiáng)化提能作業(yè)十

1、強(qiáng)化提能作業(yè)（十）一、選擇題1.（多選）（2020山東淄博三模）如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻 R = 3 Q的水平平行且足夠長(zhǎng)的粗糙導(dǎo) 軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 2 T,導(dǎo)軌間距L=1 m. 一質(zhì)量m = 2 kg、接入電路的阻值r=1 Q的金屬棒在拉力F的作用下由靜止開始從 CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒的 v x圖像如 圖乙所示.若金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸0.5,導(dǎo)軌電阻不計(jì)，取g=10 m/s2, 則金屬棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)的位移為 xi=1 m的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A.金屬棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)镃DB.拉力F做的功為16 JC

2、.通過(guò)電阻的電荷量為0.25 CD.定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為0.75 J題目解析根據(jù)右手定則可知，金屬棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)镃-D,選項(xiàng)A正確.由圖乙可得金屬棒向右運(yùn)動(dòng)的位移為1 m時(shí)，速度vi = 2 m/s,金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的安培力 FA = B-BLL,若安培力是恒 R + rB2L222x 12力，則金屬棒克服安培力做的功 Wa=Faxi=vxi,但實(shí)際上安培力是變力，結(jié)合圖乙可得Wa=R+r3+11x 2-x 1X2 J = 1 J,根據(jù)動(dòng)能定理有 Wf- pmgx WA = 2mv20,彳# Wf=15 J,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.通過(guò)定值 BIx. 電阻的電荷量q = BLx1=0.5 C,

3、選項(xiàng)C錯(cuò)誤.克服安培力做的功轉(zhuǎn)化為回路中的焦耳熱，則定值電阻產(chǎn)生R+ rR的焦耳熱Q = Wa = 0.75 J,選項(xiàng)D正確.R+ r參考答案AD.（多選）（2020山東棗莊一模）如圖所示，兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌所在平面，金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)，導(dǎo)軌一端連接一個(gè)定值電阻R,金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì).現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉，若保持拉力 F恒定，經(jīng)時(shí)間3后速度為v,加速度為ab最終以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng); 若保持拉力的功率P恒定，棒由靜止經(jīng)時(shí)間t2后速度為v,加速度為a2,最終也以速度2V做勻速運(yùn)動(dòng)，則 （）X X X X X XB. t1t2D. a2= 5a1A.

4、 t2= t1C. a2= 3a1題目解析若保持拉力F恒定，在t1時(shí)刻，棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E = BLv,其所受 安培力F1 = BIL=BLV,由牛頓第二定律，有FBL4=ma1；棒最終以2v做勻速運(yùn)動(dòng)，則F=翼詈, TOC o 1-5 h z RRR故a1 = B1V.若保持拉力的功率P恒定，在t2時(shí)刻，有PBL = ma2；棒最終也以2V做勻速運(yùn)動(dòng)，則= mRVR2V2B2L2V3B2L2v2-,故a2=3BL = 3a1, C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.結(jié)合v t圖像分析可知，在速度變化相同的情況下， rmR恒力F作用時(shí)棒的加速度總比拉力的功率 P恒定時(shí)的加速度小，故t1t2,

5、 B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤.參考答案BC3.（多選）如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑水平導(dǎo)軌組成水平軌道，左側(cè)軌道間距為0.4 m,右側(cè)軌道間距為0.2 m.軌道所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.2 T,質(zhì)量均為0.01 kg的金屬棒M、 N垂直導(dǎo)軌放置在軌道上，開始時(shí)金屬棒M、N均保持靜止，現(xiàn)使金屬棒 M以5 m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，兩金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終相互平行且與導(dǎo)軌保持良好接觸，M棒一直在寬軌上運(yùn)動(dòng)，N棒一直在窄軌上運(yùn)動(dòng).已知兩金屬棒接入電路的總電阻為0.2 Q軌道電阻不計(jì)，g=10 m/s2,下列說(shuō)法正確的是（）M棒減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?（俯視）M、N棒最后

6、都以2.5 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)C.從開始到最終兩金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為6.25X 10 2 JD.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，金屬棒 M、N在水平軌道間掃過(guò)的面積之差為 0.5 m2題目解析金屬棒M向右做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò) M、N與導(dǎo)軌組成的閉合回路中的磁通量減小，根據(jù) 楞次定律可得回路內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎ǜ┮暎?，A正確；兩棒最后勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中無(wú)電流，即BLiVi =BL2v2,解得V2 = 2vi,選取水平向右為正方向，對(duì)單棒可以用動(dòng)量定理，對(duì) N有FN安t= mv2,對(duì)M有一FM安t=mv1mv0,又知道M所在軌道寬度是N所在軌道寬度的2倍，故Fm安=2Fn安，聯(lián)立解得v

7、i= 1 m/s ,1cle 1v2 = 2 m/s, B錯(cuò)法；系統(tǒng)動(dòng)能的減少重等于廣生的焦耳熱，則Q=2mv22mv2mv2，角牛得Q= 0.1 J, C錯(cuò)誤；在N加速的過(guò)程中，由動(dòng)量定理得 B I L2At = mv2-0,電路中的平均電流I應(yīng)定律有E = f,其中磁通量的變化量 =B與，聯(lián)立以上各式得 與=0.5 m2,參考答案AD=R,根據(jù)法拉第電磁感D正確.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,軌F隨t變化的規(guī)律如圖乙所示.在0t0時(shí)間內(nèi)，棒從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).（）圖乙中to、Fi、F2為已知，棒和軌道的電阻不計(jì).則乙4.（多選）如圖甲所示，間距為L(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, 道左

8、側(cè)連接一定值電阻R.垂直導(dǎo)軌的導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，A.在t0以后，導(dǎo)體棒一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.在t0以后，導(dǎo)體棒先做加速，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.在0to時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒的加速度大小為2 F2-F1 RD.在0t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體棒橫截面的電量為B2L2t0F2 F1 t02bl題目解析在0t0時(shí)間內(nèi)棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故在t0時(shí)刻F2大于棒所受的安培力，在t0以后，外力保持F2不變，導(dǎo)體棒做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，安培力逐漸變大，當(dāng)安培力與外力F2相等后，導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故 A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確;設(shè)在0t。時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒的加速度為a,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m, t。時(shí)刻導(dǎo)體棒的

9、速度為v,通過(guò)導(dǎo)體棒橫截面的電量為q,則有:a = v t0B2L2v 三F 2 r ma(2)F1 = ma q=Fv. q=B AS= BL210F2-F1 R由解得：a=B2L2to,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;F2 F1 t0由解得：q=-2BL,故D項(xiàng)正確.參考答案BD5.（多選）（2020吉林普通高中三模）如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里，質(zhì)量為 m、邊長(zhǎng)為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的速度大小為v,方向與磁場(chǎng)邊界所成夾角為45。，若線框的總電阻為R,則（）A.線框穿進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中，框中電流的方向?yàn)镈-C-B-A-DB. AC

10、剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框中感應(yīng)電流為 也BavRC. AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力大小為2B2a2vR.一 一、一一 3D.此時(shí)CD兩端電壓為zBav題目解析線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中穿過(guò)線框的磁通量向紙面內(nèi)增大， 由楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生 的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，則感應(yīng)電流的方向?yàn)?A-B-C-D-A, A錯(cuò)誤；AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)CD邊切割 磁感線，AD邊不切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Bav,則線框中感應(yīng)電流為I =微=萼，故CDR R 33兩端的電壓為U=lX4R=3Bav, B錯(cuò)誤，D正確；AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的CD邊受到的安培力的方向與v 的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于 A

11、D邊向下，它們的大小都是 F = BIa,由幾何關(guān)系可以看 出，AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以 AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力為 AD邊與CD 邊受到的安培力的矢量和，即F合=4=噂）、C正確.參考答案CD6.（多選）在如圖所示傾角為0的光滑斜面上，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂 直斜面向上，磁場(chǎng)的寬度均為2L.一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線圈，由靜止開始沿斜面 下滑，當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)（以此時(shí)開始計(jì)時(shí)），以GH處為坐標(biāo)原點(diǎn)，取 沿斜面向下運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，并規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，沿斜面向上為安培力

12、的正方 向，則關(guān)于線框中的感應(yīng)電流與線框所受安培力與GH邊的位置坐標(biāo)x間關(guān)系的以下圖線中，可能正確的是（重力加速度為g）（） 題目解析由于ab邊向下運(yùn)動(dòng)，由右手定則可以判斷出，線框在進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，其感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcb,沿順時(shí)針?lè)较颍试趫D像中，0L的這段距離內(nèi)，電流是正的，由于做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以安培力等于沿斜面向下重力的分力，感應(yīng)電流恒定不變；線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)有變化，故 其感應(yīng)電流為0;當(dāng)線框的ab邊從磁場(chǎng)的下邊出來(lái)時(shí)，由于其速度要比 ab邊剛?cè)氪艌?chǎng)時(shí)的速度大，故其感 應(yīng)電流要比I0大，感應(yīng)電流的方向與ab邊剛?cè)氪艌?chǎng)時(shí)相反；由于ab邊穿出磁場(chǎng)時(shí)其速度較大，產(chǎn)生的感

13、應(yīng)電流較大，且其電流與線框的速度成正比，即線框受到的安培力與線框的速度也成正比，與剛?cè)氪艌?chǎng)時(shí) 線框受到的平衡力做對(duì)比，發(fā)現(xiàn)線框受到的合外力方向是向上的，即阻礙線框的下落，且合外力是變化的， 故線框做的是變減速直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的電流也是非均勻變化的，就整體而言，線框穿出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能要大 于穿入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能，故穿出時(shí)的電流要大于 I。，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由楞次定律可知安培力總是阻礙線框相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向，所以 C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)是正確的.參考答案BD.（多選）在如圖所示傾角為0的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域I的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，區(qū)域II的磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，磁場(chǎng)的寬

14、度均為L(zhǎng).一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入?yún)^(qū)域I時(shí)，恰好以速度 vi做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度 V2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從ab越過(guò)GH到達(dá)JP與MN的中間位置的過(guò)程中，線框的動(dòng)能變化量為 AEk,重力對(duì)線框做的功的大小為 Wi,安培力對(duì)線框做的功的大小為W2,下列說(shuō)法正確的有（）A .在下滑過(guò)程中，重力做正功，V2vi.從ab越過(guò)GH到達(dá)JP與MN的中間位置的過(guò)程中，機(jī)械能守恒C.從ab越過(guò)GH到達(dá)JP與MN的中間位置的過(guò)程中，有 WiAEk的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.從ab越過(guò)GH到達(dá)JP與MN的中

15、間位置的過(guò)程中，AEk=Wi-W2題目解析當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入?yún)^(qū)域I中的磁場(chǎng)時(shí)，恰好以速度vi做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 mgsin 0=BLviBRL;當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度 v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 mgsin 0=2BLV2，111，一. 2BrL,得V2=4，即V2vi,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從線框ab邊越過(guò)GH到達(dá)MN與JP的中間位置的過(guò)程 中，安培力對(duì)線框做負(fù)功，線框機(jī)械能減小，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；從ab邊越過(guò)GH到達(dá)MN與JP的中間位置的 過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量為 Wi,機(jī)械能減小量為 Wi-AEk,根據(jù)能量守恒定律知，有 Wi-AEk的機(jī)械能 轉(zhuǎn)化為電能，選項(xiàng)C正確；

16、根據(jù)動(dòng)能定理有 Wi-W2= AEk,選項(xiàng)D正確.參考答案CD二、非選擇題8.如圖所示，光滑斜面的傾角 = 30,在斜面上放置一矩形線框 abcd, ab邊的邊長(zhǎng)li=1 m, bc邊 的邊長(zhǎng)12=0.6 m,線框的質(zhì)量m=1 kg,電阻R= 0.1 R線框通過(guò)細(xì)線與重物相連，重物質(zhì)量M = 2 kg,斜面上ef(ef/ gh)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.5 T,如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，ef和gh的距離s= 11.4 m,(取g=10 m/s2),求：(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物的加速度；(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v.題目解析(

17、1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前，僅受細(xì)線的拉力F,斜面的支持力和線框的重力的作用，重物受自身的重力和細(xì)線的拉力F的作用.對(duì)線框由牛頓第二定律得F mgsin %= ma對(duì)重物由牛頓第二定律得 Mg F = Ma又 F = F聯(lián)立解得線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物的加速度Mg mgsin a a = 5 m/s2.m+ M(2)因?yàn)榫€框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，則重物受力平衡：Mg = F1線框abcd受力平衡：F1 = mgsin %+ F安ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = Bl1v回路中的感應(yīng)電流為I=E= 等，ab邊受到的安培力為F安 = BI11 R R?B2l1v聯(lián)立解得 Mg = m

18、gsin %+ r代入數(shù)據(jù)解得v = 6 m/s.參考答案(1)5 m/s2 (2)6 m/ s.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角0= 30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距L = 0.4 m.導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域I和H ,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN , I中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，II中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上， 兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B=0.5 T.在區(qū)域I中，將質(zhì)量m1 = 0.1 kg,電阻1=0.1 硒金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域II中將質(zhì)量 m2=0.4 kg,電阻 R2=0.1 面光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑.cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域II的磁場(chǎng)中，ab、 cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取 g = 10 m/s2,問(wèn)：(1)cd下滑的過(guò)程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd的速度v多大；(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd滑動(dòng)的距離x = 3.8 m,此過(guò)程中ab上產(chǎn)生的熱量Q 是多少.題目解析(1)根據(jù)右手定則判知cd中電流方向由d流向c,故ab中電流方向由a流向b.(2)開始放置ab剛好不下滑時(shí)，ab所受摩擦力為最大