2021屆一輪復(fù)習(xí) 物理解題方法導(dǎo)練 平均值法1(含解析)

物理解題方法導(dǎo)練：平均值法1．如圖所示，將直徑為d，電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場B中拉出，這一過程中通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為（）A．B．C．D．2．當(dāng)前，我國某些貧困地區(qū)的日常用水仍然依靠井水。某同學(xué)用水桶從水井里提水，井內(nèi)水面到井口的高度為20m。水桶離開水面時，桶和水的總質(zhì)量為10kg。由于水桶漏水，在被勻速提升至井口的過程中，桶和水的總質(zhì)量隨著上升距離的變化而變化，其關(guān)系如圖所示。水桶可以看成質(zhì)點(diǎn)，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。由圖象可知，在提水的整個過程中，拉力對水桶做的功為（）A．2000JB．1800JC．200JD．180J3．如圖所示，由同種材料制成，粗細(xì)均勻，邊長為L、總電阻為R的單匝正方形閉合線圈MNPQ放置在水平面上，空間存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的有界勻強(qiáng)磁場，磁場兩邊界成θ=使線圈以水平向右的速度ν勻速進(jìn)入磁場，則（）角。現(xiàn)A．當(dāng)線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，P點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)高B．當(dāng)線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，N、P兩點(diǎn)間的電勢差U=BLvC．當(dāng)線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，線圈所受安培力大小D．線圈從開始進(jìn)入磁場到其中心經(jīng)過磁場邊界的過程中，通過導(dǎo)線某一橫截面的電荷量4．如圖所示，傳送帶通過滑道將長為L、質(zhì)量為m的勻質(zhì)物塊以初速度v0向右傳上水平臺面，物塊前端在臺面上滑動s后停下來。已知滑道上的摩擦不計，物塊與臺面間的動摩擦因數(shù)為μ且s>L，則物塊在整個過程中克服摩擦力所做的功為（）A．B．C．D．5．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬直導(dǎo)軌固定在水平面上，左側(cè)軌道間距為2d，右側(cè)軌道間距為d。軌道處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為2m、有效電阻為2R的金屬棒a靜止在左側(cè)軌道上，質(zhì)量為m、有效電阻為R的金屬棒b靜止在右側(cè)軌道上?，F(xiàn)給金屬棒a一水平向右的初速度v0，經(jīng)過一段時間兩金屬棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。已知兩金屬棒運(yùn)動過程中始終相互平行且與導(dǎo)軌良好接觸，導(dǎo)軌電阻忽略不計，金屬棒a始終在左側(cè)軌道上運(yùn)動,則下列說法正確的是（）A．金屬棒b穩(wěn)定時的速度大小為B．整個運(yùn)動過程中通過金屬棒a的電荷量為C．整個運(yùn)動過程中兩金屬棒掃過的面積差為D．整個運(yùn)動過程中金屬棒a產(chǎn)生的焦耳熱為6．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角放置，導(dǎo)軌間距為L且電阻不計，其頂端接有一阻值為R的電阻，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度v0由導(dǎo)軌底端M點(diǎn)上滑，經(jīng)一段時間滑行距離x到達(dá)最高點(diǎn)N后，又返回底端M點(diǎn)。金屬棒與兩導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，其接入電路中的電阻為r，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．金屬棒上滑過程中通過電阻R的電荷量為B．整個過程中電阻R中的電流先從b到a后從a到bC．金屬棒下滑時間大于上滑時間D．金屬棒上滑時間為7．如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量為m=0.1kg的矩形線圈bcde，bc邊長L1=0.2m，電阻R=2Ω。t=0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動，經(jīng)過1s，線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場，在整個運(yùn)動過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示。則（）A．恒定拉力大小為0．05NB．線圈在第2s內(nèi)的加速度大小為1m/s2beC．線圈邊長L2=0．5mD．在第2s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2C8．如圖MN、PQ是豎直的光滑平行導(dǎo)軌，相距L=0.5m。上端接有電阻R=0.8Ω，金屬桿ab質(zhì)量m=100g，電阻r=0.2Ω。整個裝置放在垂直向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。桿ab從軌道上端由靜止開始下落，下落過程中ab桿始終與軌道保持良好的接觸，當(dāng)桿下落10m時，達(dá)到最大速度。試討論：(1)ab桿的最大速度；(2)從靜止開始達(dá)最大速度電阻R上獲得的焦耳熱；(3)從靜止開始達(dá)最大速度的過程中，通過金屬桿的電量。年月日正式運(yùn)營.據(jù)報道，列車從上海龍陽路車站到浦東機(jī)場車站，全程9．上海磁懸浮列車已于200310130km，列車開出后先加速，直到最高速度432km/h，然后保持其最大速度行駛50s，立即開始減速直到停止，恰好到達(dá)車站．（1）假設(shè)列車啟動和減速的加速度大小相等且恒定，列車做直線運(yùn)動．試由以上數(shù)據(jù)估算磁懸浮列車運(yùn)行的平均速度的大小是多少？（2）北京和天津之間的距離是120km，若以上海磁懸浮列車的運(yùn)行方式行駛，最高時速和加速度都相同，由北京到天津要用多長時間？10．如圖甲所示，兩根與水平面成θ=30°角的足夠長光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌的電阻忽略不計．整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上．現(xiàn)將質(zhì)量均為m、電陰均為R的金屬棒a、b垂直于導(dǎo)軌放置，一不可伸長的絕緣細(xì)線的P端系在金屬桿b的中點(diǎn)，另一端N通過滑輪與質(zhì)量為M的物體相連，細(xì)繩與導(dǎo)軌平面平行．導(dǎo)軌與金屬棒接觸良好，不計一切摩擦，運(yùn)動過程中物體始終末與地面接觸，重力加速度g取10m/s2．(1)若金屬棒a固定，M=m，由靜止釋放b，求釋放瞬間金屬棒b的加速度大?。?2)若金屬棒a固定，L=1m，B=1T，m=0.2kg，R=1Ω，改變物體的質(zhì)量M，使金屬棒b沿斜面向上運(yùn)動，請寫出金屬棒b獲得的最大速度v與物體質(zhì)量M的關(guān)系式，并在乙圖中畫出v-M圖像(3)若撤去物體，改在繩的N端施加一大小為F=mg，方向豎直向下的恒力，將金屬棒a、b同時由靜止釋放．從靜止釋放到a剛開始勻速運(yùn)動的過程中，a產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求這個過程流過金屬棒a的電量．11．如圖所示，水平面內(nèi)足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L，左端連接阻值為R的電阻，導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好。整個裝置處于方向豎直向下、范圍足夠大的非勻強(qiáng)磁場中，沿導(dǎo)軌建立x軸，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足關(guān)系B=B0+kx。t=0時刻，棒MN從x=0處，在沿+x軸水平拉力作用下以速度v做勻速運(yùn)動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻不計，求：（1）t=0時刻，電阻R消耗的電功率P0；（2）運(yùn)動過程中水平拉力F隨時間t變化關(guān)系式；（3）0~t1時間內(nèi)通過電阻R的電荷量q。12．如圖所示，水池中水深為h，水面面積足夠大。水面上漂浮一塊質(zhì)量為m的正方形木塊，已知其邊長為a，漂浮時恰好有一半浸沒于水中?，F(xiàn)在木塊的上表面正中心施加一豎直向下的力F，使木塊緩慢地被壓入到水底，求此過程中力F所做功。13．如圖所示，光滑、平行、電阻不計的金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為，導(dǎo)軌頂端連接定值電阻，導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為，長度為，電阻不計的金屬桿，桿始終與導(dǎo)軌接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向里?，F(xiàn)將桿從點(diǎn)以直向上拋出，經(jīng)歷時間，到達(dá)最高點(diǎn)，重力加速度大小為。求時間內(nèi)的速度豎（1）流過電阻的電量；（2）電阻上產(chǎn)生的電熱。參考答案1．A【解析】金屬環(huán)的面積：由法拉第電磁感應(yīng)定律得：由歐姆定律得，感應(yīng)電流：感應(yīng)電荷量：q=I△t，解得：故A正確，BCD錯誤；故選A．【點(diǎn)睛】本題考查了求磁通量的變化量、感應(yīng)電荷量等問題，應(yīng)用磁通量的定義式、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、電流定義式即可正確解題，求感應(yīng)電荷量時，也可以直接用公式計算．2．B【解析】由于水桶勻速上升，故拉力等于水桶重力。由于水和水桶的質(zhì)量隨位移均勻減小。故拉力與位移滿足線性關(guān)系，所以可用平均力法進(jìn)行求解變力做功。則拉力做功為：故選B。3．D【解析】【分析】【詳解】A．當(dāng)線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，此時切割磁感線的有效線段為NP，由右手定則可知，P點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)低，故A錯誤；B．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，NP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，此時N、P兩點(diǎn)間的電勢差U為路端電壓，有故B錯誤；C．當(dāng)線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，QP、NP受安培力作用，且兩力相互垂直，故合力為故C錯誤；D．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律，有，通過導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為故D正確。故選D。4．C【解析】【分析】【詳解】分兩個階段計算物塊克服摩擦力所做功：物塊在完全滑上臺面前，摩擦力隨滑上的距離從0均勻增大，最大值為；物塊滑上平臺后摩擦力恒定，則有整個過程中克服摩擦力做的功故C正確ABD錯誤。故選C。5．BCD【解析】【分析】【詳解】A．對金屬棒a、b分別由動量定理可得，聯(lián)立解得兩金屬棒最后勻速運(yùn)動，回路中電流為0，則即則，A錯誤；B．在金屬棒b加速運(yùn)動的過程中，有即解得B正確；C．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得解得C正確；D．由能量守恒知，回路產(chǎn)生的焦耳熱則金屬棒a產(chǎn)生的焦耳熱D正確。故選BCD。6．ACD【解析】【分析】【詳解】A．金屬棒上滑過程中通過電阻R的電荷量為故A正確；B．由楞次定律，金屬棒上滑過程電阻R中電流從a到b，下滑過程電阻R中電流從b到a，故B錯誤；C．根據(jù)能量守恒得，除最高點(diǎn)外，在任何一個位置上，上滑到此位置的速度大于下滑到此位置的速度，則上滑的平均速度大于下滑的平均速度，所以t上<t下故C正確；D．上滑過程，以向上為正方向，由動量定理得兩邊求和又解得故D正確。故選ACD。7．ABD【解析】【分析】【詳解】A．由乙圖知：t=1s時，線圈中感應(yīng)電流為：i=0.1A由得根據(jù)v1=atF=ma得故A正確。B．t=2s時線圈速度線圈在第2s時間內(nèi)的加速度故B正確。C．線圈ab邊長為故C錯誤。D．在第2s內(nèi)流過線圈的電量為故D正確。故選ABD。8．(1)4m/s；(2)7.36J；(3)5C【解析】【分析】【詳解】(1)ab桿勻速下落時速度達(dá)到最大，安培力與重力二力平衡，則有F安=mg又F安=BIL，E=BLvm，I＝所以可得：ab桿的最大速度為vm=m/s=4m/s(2)由能的轉(zhuǎn)換與守恒定律有mgh=Q+所以回路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q=mgh－=(0.1×10×10－×0.1×42)J=9.2J電阻R上獲得的焦耳熱為QR=(3)從靜止開始達(dá)最大速度的過程中，通過金屬桿的電量為9．（1）【解析】【分析】【詳解】（2）（1）由題意可知：最大速度，勻速行駛的位移為由于列車加速階段和減速階段的加速度大小相等，因此加速階段與減速階段通過的位移也應(yīng)相等，設(shè)為，所用時間也相等，設(shè)為，則，故列車全程的平均速度為：（2）若磁懸浮列車以相同的加速度和最大速度從北京到天津，則仍有加速階段與減速階段通過的位移及所用的時間相等，其余的位移是以其最大速度勻速行駛，其所用時間故北京到天津所用時間為10．(1)(2)(3)【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)釋放金屬棒b瞬間的加速度為a：對物體M：對金屬棒b：解得：（2）當(dāng)金屬棒b速度達(dá)到最大時，對物塊M有：對金屬棒b有：對電路分析有：.解得：v-M圖像如圖所示：（3）對兩棒受力分析可知，在任一時刻：對a棒：對b棒：解得：即在任一時刻兩棒的速度、加速度、位移總是大小相等方向相反，同時達(dá)到勻速運(yùn)動狀態(tài)，此時的速度最大．設(shè)a棒的最大速度為v1，此過程通過的位移為S，則電路中的總電動勢：電路中的總電流：對a棒：.由能量守恒定律得：.從靜止釋放到a剛開始勻速運(yùn)動的過程中，流過a棒的電量有：.其中：解得：...11．（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【詳解】（1）時刻導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢電功率解得（2）在時刻，棒位置導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流導(dǎo)體棒所受安培力方向向左導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動應(yīng)有解得（3）任意時刻棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流則時刻棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流圖象如圖時間內(nèi)通過的電荷量解得12．【解析】【分析】【詳解】（解法一）：由于水面面積足夠大，可將木塊壓入水中引起的水深變化忽略。在木塊完全沒入水面之前，力F大小始終等于增加的浮力，即式中x為木塊的位移。由于木塊完全沒入水中時故力F做功從木塊完全