【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考物理二輪復(fù)習(xí)(江蘇專用)題型通關(guān)-專練14

專練14力、電綜合問題一、單項(xiàng)選擇題1．(2022·浙江高考聯(lián)盟聯(lián)考)質(zhì)量為m，長為L的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60°角，其截面圖如圖1所示，則下列關(guān)于導(dǎo)體棒中的電流分析正確的是 ()圖1A．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面對外，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)B．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面對外，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)C．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面對里，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)D．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面對里，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)解析平衡時(shí)導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、斜向上的彈力和水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小與彈力大小相等，方向相反，由平衡條件有關(guān)系：tan60°＝eq\f(BIL,mg)＝eq\r(3)，得導(dǎo)體棒中電流I＝eq\f(\r(3)mg,BL)，再由左手定則可知，導(dǎo)體棒中電流的方向應(yīng)垂直紙面對里，故只有選項(xiàng)C正確．答案C2．(2022·內(nèi)蒙古包頭測評)如圖2甲所示，在某一電場中有一條直電場線，在電場線上取A、B兩點(diǎn)，將一個電子由A點(diǎn)以某一初速度釋放，它能沿直線運(yùn)動到B點(diǎn)，且到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰為零，電子運(yùn)動的v－t圖象如圖乙所示．則下列推斷正確的是 ()圖2A．B點(diǎn)場強(qiáng)肯定小于A點(diǎn)場強(qiáng)B．電子在A點(diǎn)的加速度肯定小于在B點(diǎn)的加速度C．B點(diǎn)的電勢肯定低于A點(diǎn)的電勢D．該電場若是正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，則場源電荷肯定在A點(diǎn)左側(cè)解析題中電子沿一條直的電場線從A運(yùn)動到B，由電子運(yùn)動的速度－時(shí)間圖象可推斷：電子做勻減速直線運(yùn)動，受到恒定的電場力F，方向沿電場線向左指，由F＝ma＝eE可知，A、B兩處的電場強(qiáng)度相同，電子在A、B兩處的加速度相同，則A、B項(xiàng)錯誤；由負(fù)電荷受到電場力的方向與電場方向相反，知電場方向由A指向B，沿電場方向電勢降低，φA＞φB，則C項(xiàng)正確；由F＝eE知，電場強(qiáng)度恒定，故為勻強(qiáng)電場，則D項(xiàng)錯誤．答案C3．(2022·安徽省第一次聯(lián)考)不計(jì)重力的帶電粒子在足夠大的勻強(qiáng)電場中從A點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)過時(shí)間t，通過的路程為s，若此時(shí)突然使場強(qiáng)大小不變而方向相反，則帶電粒子以后的運(yùn)動狀況是 ()A．馬上反向運(yùn)動B．經(jīng)過3t時(shí)間回到A點(diǎn)C．經(jīng)過eq\r(2)t時(shí)間回到A點(diǎn)D．從釋放到回到A點(diǎn)時(shí)，總路程為4s解析電場方向轉(zhuǎn)變前后，微粒的加速度大小不變，但方向相反，轉(zhuǎn)變電場方向后，微粒將連續(xù)向前減速，經(jīng)過時(shí)間t速度減為0，依據(jù)運(yùn)動學(xué)公式計(jì)算可得，再經(jīng)過eq\r(2)t粒子將返回到A點(diǎn)，所以在電場反向后，帶電微粒經(jīng)過(1＋eq\r(2))t可以回到A點(diǎn)，從A點(diǎn)動身再回到A點(diǎn)，總路程為4s.答案D4.光滑絕緣細(xì)桿OB與水平方向成θ角固定，桿上套有一帶正電鋁質(zhì)小球．使小球從O點(diǎn)以初速度v0沿桿上滑，同時(shí)在桿所在空間加一電場或磁場，以下所加的“場”，能使小球在桿上勻速運(yùn)動的是 ()圖3A．在某方向上加一勻強(qiáng)磁場B．在某方向上加一勻強(qiáng)電場C．在適當(dāng)位置放一正點(diǎn)電荷形成電場D．在適當(dāng)?shù)奈恢煤头较蚍乓煌娭睂?dǎo)線形成磁場解析能使小球在桿上做勻速運(yùn)動，則“場”力、重力和桿的作用力三力平衡，洛倫茲力總垂直于速度方向，也就是總垂直于桿的方向，三力的合力不行能為零，無論加哪個方向的磁場，都不能使小球沿桿勻速運(yùn)動，A、D錯誤；若在某方向上加一勻強(qiáng)電場，小球所受電場力大小恒定，方向與場強(qiáng)同向，只要電場方向適當(dāng)，就可以滿足合力為零的條件，B正確；點(diǎn)電荷的電場是非勻強(qiáng)電場，小球運(yùn)動時(shí)受到的電場力是大小變化的，不能總滿足合力為零的條件，因此C錯誤．答案B5．(2022·黃山第一次質(zhì)檢)如圖4所示，一帶電粒子以速度v垂直于場強(qiáng)方向沿上板邊緣射入勻強(qiáng)電場，剛好貼下邊緣飛出，已知產(chǎn)生場強(qiáng)的金屬板長為L，假如帶電粒子的速度為2v時(shí)．當(dāng)它的豎直位移等于板間距d時(shí)，它的水平射程x為 ()圖4A．2.5L B．LC．1.5L D．解析帶電粒子以v垂直電場射入時(shí)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(L＝vt①,d＝\f(1,2)×at2②))帶電粒子以2v垂直電場射入時(shí)滿足eq\f(d,x－\f(L,2))＝eq\f(a×\f(L,2v),2v)③解①②得：d＝eq\f(aL2,2v2)由③得：d＝eq\f(aL,4v2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(L,2)))解得：x＝2.5L，A對，B、C、D錯．答案A6.如圖5所示，帶負(fù)電的物塊A放在足夠長的不帶電的絕緣小車B上，兩者均保持靜止，置于垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場中，在t＝0時(shí)刻用水平恒力F向左推小車B.已知地面光滑，A、B接觸面粗糙，A所帶電荷量保持不變，下圖中關(guān)于A、B的v－t圖象正確的是 ()圖5解析物塊A受力如圖，由FN＝G－qvB可知，隨著速度v的增大，F(xiàn)N減小，最大靜摩擦力減小，故物塊的運(yùn)動分三個階段：①當(dāng)摩擦力小于最大靜摩擦力時(shí)，A、B一起共同加速；②當(dāng)最大靜摩擦力減小到等于mAa0時(shí)，A、B開頭相對滑動，并且隨著速度v增大，滑動摩擦力不斷減小，aA＝eq\f(μFN,mA)減小，aB＝eq\f(F－μFN,mB)增大；③當(dāng)qvB＝G時(shí)，F(xiàn)N＝0，aA＝0，aB＝eq\f(F,mB)最大．答案C7．(2022·高考沖刺卷七)如圖6所示，空間分布著豎直向上的勻強(qiáng)電場E，現(xiàn)在電場區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)O處放置一負(fù)點(diǎn)電荷Q，并在以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上選取a、b、c、d四點(diǎn)，其中ac連線為球的水平大圓直徑，bd連線為球的豎直大圓直徑．不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是 ()圖6A．b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小不相等，電勢相等B．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，電勢不相等C．若從a點(diǎn)拋出一帶正電小球，小球可能沿a、c所在圓周做勻速圓周運(yùn)動D．若從a點(diǎn)拋出一帶負(fù)電小球，小球可能沿b、d所在圓周做勻速圓周運(yùn)動解析負(fù)點(diǎn)電荷Q在b點(diǎn)與d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向相反，電勢相等，勻強(qiáng)電場在b點(diǎn)與d點(diǎn)場強(qiáng)相同，d點(diǎn)電勢大于b點(diǎn)電勢，兩電場疊加后d點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)，電勢也不相等，故A錯誤；負(fù)點(diǎn)電荷Q在a點(diǎn)與c點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向相反，電勢相等，勻強(qiáng)電場在a點(diǎn)與c點(diǎn)場強(qiáng)相同，電勢相同，兩電場疊加后場強(qiáng)方向在a點(diǎn)斜向上偏右，在c點(diǎn)斜向上偏左，但大小相等，電勢相等，故B錯誤；若能做勻速圓周運(yùn)動，要使小球所受的合力大小不變，方向變化，則應(yīng)有勻強(qiáng)電場的電場力與重力相平衡，合力大小為負(fù)點(diǎn)電荷Q與小球之間的庫侖力大小，合力方向指向O點(diǎn)，故C正確．若從a點(diǎn)拋出一帶負(fù)電小球，其所受合力不行能指向O點(diǎn)，則不能做勻速圓周運(yùn)動，故D錯誤．答案C8．光滑絕緣的水平面上方存在一個水平方向的電場，電場線與x軸平行，電勢φ與坐標(biāo)值x的關(guān)系式為：φ＝106x(φ的單位為V，x單位為m)．一帶正電小滑塊P，從x＝0處以初速度v0沿x軸正方向運(yùn)動，則 ()圖7A．電場的場強(qiáng)大小為105V/mB．電場方向沿x軸正方向C．小滑塊的電勢能始終增大D．小滑塊的電勢能先增大后減小解析依據(jù)場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系可知，E＝eq\f(U,d)＝106V/m，A項(xiàng)錯誤；沿x軸正方向電勢上升，由沿電場線方向電勢不斷降低可知，電場方向應(yīng)沿x軸負(fù)方向，B項(xiàng)錯；小滑塊帶正電，受電場力方向水平向左，故小滑塊先向右減速再反向加速運(yùn)動，因此電場力先做負(fù)功再做正功，其電勢能先增大后減小，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確．答案D9．(2022·貴州六校聯(lián)考)如圖8所示，一個電荷量為－Q的點(diǎn)電荷甲固定在粗糙絕緣水平面上O點(diǎn)，另一個電荷量為＋q、質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷乙，從A點(diǎn)以初速度v0沿它們的連線向甲運(yùn)動，到B點(diǎn)時(shí)速度減小到最小值v，已知點(diǎn)電荷乙與水平面的動摩擦因數(shù)為μ，A、B間距離為L0，靜電力常量為k，則下列說法中正確的是 ()圖8A．OB間的距離為eq\r(\f(kQq,μmg))B．在點(diǎn)電荷甲產(chǎn)生的電場中，B點(diǎn)的場強(qiáng)大小為eq\f(mg,q)C．點(diǎn)電荷乙在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能D．在點(diǎn)電荷甲產(chǎn)生的電場中，A、B間的電勢差UAB＝eq\f(mv2－mv\o\al(2,0),2q)解析因在B點(diǎn)速度最小，有F庫＝eq\f(kQq,r2)＝μmg，解得r＝eq\r(\f(kQq,μmg))，故A正確．由點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式可得B點(diǎn)場強(qiáng)大小E＝keq\f(Q,r2)＝eq\f(μmg,q)，故B錯誤．兩帶電體之間是吸引力，則電場力對乙做正功，所以電勢能減小，故C錯誤．乙電荷從A運(yùn)動到B的過程中，據(jù)動能定理有W－μmgL0＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，在此過程中電場力對點(diǎn)電荷乙做的功為W＝qUAB，解得UAB＝eq\f(μmgL0＋\f(1,2)mv2－\f(1,2)mv\o\al(2,0),q)，故D錯誤．答案A10．(2022·安徽省第一次聯(lián)考)如圖9所示，在一豎直平面內(nèi)有一光滑的絕緣傾斜軌道ab和一光滑的絕緣圓弧軌道bcde平滑相接，一個質(zhì)量為m的帶正電小球從距最低點(diǎn)c所在水平面高h(yuǎn)0處由靜止釋放后，剛好能通過圓軌道的最高點(diǎn)e.現(xiàn)在軌道空間內(nèi)加一豎直向上的、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場，且小球所受的電場力小于小球的重力，下列說法中正確的是 ()圖9A．小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)，小球的機(jī)械能最小B．小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)動能最大，電勢能最小C．若要小球仍能通過e點(diǎn)，必需從斜面上更高的位置靜止釋放D．若小球仍從斜面上原位置靜止釋放，通過e點(diǎn)時(shí)會對軌道產(chǎn)生壓力解析不加電場時(shí)：mgh0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,e)＋mg·2Rmg＝meq\f(v\o\al(2,e),R)解得：h0＝eq\f(5,2)R加上豎直向上的電場后：(mg－Eq)h0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,e)＋(mg－Eq)·2R(mg－Eq)＝meq\f(v\o\al(2,e),R)解得：h0＝eq\f(5,2)R，故C、D均錯．答案A二、多項(xiàng)選擇題11．如圖10所示，光滑的金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好．磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域．現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒剛進(jìn)入磁場B1區(qū)域時(shí)恰好做勻速運(yùn)動．以下說法正確的有()圖10A．若B2＝B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將加速下滑B．若B2＝B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C．若B2＜B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后可能先加速后勻速下滑D．若B2＞B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后可能先勻減速后勻速下滑解析金屬棒在B1磁場區(qū)域勻速下滑，安培力等于重力，若B2＝B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域時(shí)感應(yīng)電流反向，磁場反向，金屬棒所受安培力向上，仍舊等于重力，B選項(xiàng)正確；若B2＜B1，金屬棒進(jìn)入B2磁場區(qū)域時(shí)，安培力變小，金屬棒先加速運(yùn)動，安培力增大到與重力相等時(shí)勻速運(yùn)動，也有可能當(dāng)金屬棒離開ef邊界時(shí)，安培力小于重力，金屬棒始終加速運(yùn)動，C選項(xiàng)正確；若B2＞B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域時(shí)所受安培力大于重力，開頭做減速運(yùn)動，由牛頓其次定律得eq\f(B2L2v,R總)－mg＝ma，速度減小時(shí)，加速度也減小，不是勻減速運(yùn)動，D選項(xiàng)錯誤．答案BC12．如圖11甲所示，垂直紙面對里的有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，質(zhì)量m＝0.04kg、高h(yuǎn)＝0.05m、總電阻R＝5Ω、n＝100匝的矩形線圈豎直固定在質(zhì)量M＝0.08kg的小車上，小車與線圈的水平長度l相等．線圈和小車一起沿光滑水平面運(yùn)動，并以初速度v1＝10m/s進(jìn)入磁場，線圈平面和磁場方向始終垂直．若小車運(yùn)動的速度v隨位移x變化的v－x圖象如圖乙所示，則依據(jù)以上信息可知 ()圖11A．小車的水平長度l＝10cmB．磁場的寬度d＝35cmC．小車的位移x＝10cm時(shí)線圈中的電流I＝7AD．線圈通過磁場的過程中線圈產(chǎn)生的熱量Q＝1.92J解析從x＝5cm開頭，線圈進(jìn)入磁場，線圈中有感應(yīng)電流，在安培力作用下小車做減速運(yùn)動，速度v隨位移x的增大而減?。划?dāng)x＝15cm時(shí)，線圈完全進(jìn)入磁場，小車做勻速運(yùn)動．小車的水平長度l＝10cm，A項(xiàng)正確；當(dāng)x＝30cm時(shí)，線圈開頭離開磁場，則d＝30cm－5cm＝25cm，B項(xiàng)錯；當(dāng)x＝10cm時(shí)，由圖象知，線圈速度v2＝7m/s，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(nBhv2,R)＝7A，C項(xiàng)正確；線圈左邊離開磁場時(shí)，小車的速度為v3＝3m/s，線圈上產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,3))＝5.46J，D項(xiàng)錯．答案AC13．(2022·云南第一次檢測)如圖12甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場，電場方向與兩板垂直，不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場，粒子射入電場時(shí)的初動能均為Ek0.已知t＝0時(shí)刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場．則 ()圖12A．全部粒子都不會打到兩極板上B．全部粒子最終都垂直電場方向射出電場C．運(yùn)動過程中全部粒子的最大動能不行能超過2Ek0D．只有t＝neq\f(T,2)(n＝0,1,2…)時(shí)刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場解析由t＝0時(shí)刻射入的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場可知，粒子射出電場的時(shí)間間隔為周期T的整數(shù)倍，此時(shí)粒子的偏轉(zhuǎn)位移最大，則A對；粒子在電場中在豎直方向勻加速運(yùn)動與勻減速運(yùn)動是對稱性的，最終均垂直電場方向射出，則B對，D錯；粒子在電場中運(yùn)動到動能最大位置時(shí)，粒子水平位移為eq\f(L,2)，豎直位移為eq\f(L,4)處，此處的位移偏角的正切tanα＝eq\f(1,2)，由速度偏角正切tanβ＝2tanα可得，φ＝45°，那么vy＝v0，則有最大動能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,y)＝2Ek0，則C對．答案ABC14．(2022·長春市調(diào)研測試)如圖13所示，一個絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的內(nèi)徑大得多)，在圓管的最低點(diǎn)有一個直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑的帶正電小