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全国通用2022版高考物理大二轮总复习增分策略强化练专题四第2讲功能关系在电学中的应用
全国通用2022版高考物理大二轮总复习增分策略强化练专题四第2讲功能关系在电学中的应用
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专题四第2讲 功能关系在电学中的应用1.(多选)(2022·江西高安等重点中学协作体模拟)如图1所示,一轻弹簧的左端固定,右端与一带电小球相连接,小球静止在光滑水平面上,施加一个水平方向的匀强电场,使小球从静止开始向右运动,则向右运动的这一过程中(运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度)( )图1A.小球动能最大时,小球电势能最小B.弹簧弹性势能最大时,小球和弹簧组成的系统机械能最大C.小球电势能最小时,小球动能为零D.当电场力和弹簧弹力平衡时,小球的动能最大2.(多选)(2022·陕西西工大附中四模)如图2所示,处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角,在竖直平面内的直线AB与场强E互相垂直,在A点以大小为v0的初速度水平向右抛出一质量为m、电荷量为+q的小球,经时间t,小球下落一段距离过C点(图中未画出)时其速度大小仍为v0,已知A、B、C三点在同一平面内,则在小球由A点运动到C点的过程中( )图2A.小球的电势能增加B.小球的机械能增加C.小球的重力势能增加D.C点位于AB直线的右侧3.(多选)(2022·云南一模)如图3所示,三根绝缘轻杆构成一个等边三角形,三个顶点分别固定A、B、C三个带正电的小球.小球质量分别为m、2m、3m,所带电荷量分别为q、2q7\n、3q.CB边处于水平面上,ABC处于竖直面内,整个装置处于方向与CB边平行向右的匀强电场中.现让该装置绕过中心O并与三角形平面垂直的轴顺时针转过120°角,则A、B、C三个球所构成的系统的( )图3A.电势能不变B.电势能减小C.重力势能减小D.重力势能增大4.(多选)(2022·陕西西安交大附中四模)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3,若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h4,如图4所示.不计空气阻力,则( )图4A.一定有h1=h3B.一定有h1<h4C.h2与h4无法比较D.h1与h2无法比较5.(多选)(2022·临汾等联考三模)质量为m的带电小球由空中某点A无初速度地自由下落,在t秒末加上竖直方向且范围足够大的匀强电场,再经过t秒小球又回到A点.整个过程中不计空气阻力且小球从未落地,则( )A.匀强电场方向竖直向上B.从加电场开始到小球运动到最低点的过程中,小球动能变化了mg2t2C.整个过程中小球电势能减少了2mg2t2D.从A点到最低点的过程中,小球重力势能变化了mg2t27\n6.(多选)(2022·张掖模拟)如图5所示,竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd,间距为d,其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场,一个正方形线框边长为L,质量为m,电阻为R.线框位于位置1时,其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1由静止释放,依次经过2、3、4三个位置,其下边框刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等,重力加速度为g,下列说法正确的是( )图5A.线框在经过2、3、4三个位置时,位置3时线框速度一定最小B.线框进入磁场过程中产生的电热Q=mg(d-L)C.线框从位置2下落到位置4的过程中加速度一直减小D.线框在即将到达位置3的瞬间克服安培力做功的瞬时功率为7.(2022·山东淄博市二模)如图6甲所示,左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨间距L=1m.一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动,金属棒的v-x图象如图乙所示,若金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25,则从起点发生x=1m位移的过程中(g=10m/s2)( )图6A.金属棒克服安培力做的功W1=0.5JB.金属棒克服摩擦力做的功W2=4JC.整个系统产生的总热量Q=4.25JD.拉力做的功W=9.25J7\n8.(2022·黄山二模)如图7所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与定值电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻R0与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时( )图7A.电阻R1消耗的热功率为B.电阻R0消耗的热功率为C.整个装置消耗的热功率为μmgvsinθD.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v9.(2022·眉山模拟)如图8所示,倾角为θ=37°的传送带以较大的恒定速率逆时针转动,一轻绳绕过固定在天花板上的轻滑轮,一端连接放在传送带下端质量为m的物体A,另一端竖直吊着质量为、电荷量为q=(k为静电力常量)带正电的物体B,轻绳与传送带平行,物体B正下方的绝缘水平面上固定着一个电荷量也为q带负电的物体C,此时A、B都处于静止状态.现将物体A向上轻轻触动一下,物体A将沿传送带向上运动,且向上运动的最大距离为l.已知物体A与传送带的动摩擦因数为μ=0.5,A、B、C均可视为质点,重力加速度为g,不计空气阻力.求:图8(1)物体A、B处于静止状态时物体B、C间的距离;(2)从物体B开始下落与物体C碰撞的过程中,电场力对物体B所做的功.7\n二轮专题强化练答案精析第2讲 功能关系在电学中的应用1.BCD [小球向右运动时,电场力做正功,电势能减小;当电场力与弹簧弹力平衡时,小球的动能最大,电势能不是最大;小球在最左端电势能最大,故A错误;小球运动过程中只有电场力和弹簧弹力做功,故小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能总量守恒,在最右端,电势能最小,故小球和弹簧组成的系统机械能最大,故B正确;小球向右运动时,电场力做正功,电势能减小,故最右端电势能最小,此时动能为零,故C正确;当电场力和弹簧弹力平衡前,电场力大于弹簧的弹力,小球做加速运动,当弹簧弹力等于电场力时,速度达到最大,小球的动能最大,故D正确.]2.AD [由题,小球由A点运动到C点的过程中,重力做正功,重力势能减少,动能不变,由动能定理得知,电场力必定做负功,小球的电势能增加,故A正确,C错误;小球具有机械能和电势能,根据能量守恒,小球的电势能增加,则知小球的机械能一定减少,故B错误;小球的电势能增加,而小球带正电,则知C点的电势比A点电势高,故C点一定位于AB直线的右侧,故D正确.]3.AD [顺时针转过120°时,A到B位置,B到C位置,C到A位置,设三角形的边长为L,则:电场力做功WAB=0.5qEL,WBC=-2qEL,WCA=1.5qEL,故W总=0,电势能不变,A正确,B错误;重力做功:WGAB=mgLcos30°=mgL,WGBC=0,WGCA=3mgLcos30°=-mgL,故WG总=-mgL,重力势能增大,C错误,D正确.]4.AC [第1个图:由竖直上抛运动的最大高度公式得:h1=.第3个图:当加上电场时,由运动的分解可知:在竖直方向上有,v=2gh3,所以h1=h3,故A正确;而第2个图:洛伦兹力改变速度的方向,当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,设此时球的动能为Ek,则由能量守恒得:mgh2+Ek=mv,又由于mv=mgh1,所以h1>h2,所以D错误;第4个图:因电性不知,则电场力方向不清,则高度可能大于h1,也可能小于h1,故C正确,B错误.]5.CD [小球所受电场力方向是向上的,但不知道小球带电的电性,所以不能判断电场的方向,故A错误;从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能减少了ΔEk=mg2t2,故B错误;小球先做自由落体运动,后做匀减速运动,两个过程的位移大小相等、方向相反.设电场强度大小为E,加电场后小球的加速度大小为a,取竖直向下方向为正方向,则由gt27\n=-(vt-at2),又v=gt,解得a=3g,则小球回到A点时的速度为v′=v-at=-2gt整个过程中小球速度增量为Δv=v′-v=-3gt,速度增量的大小为3gt.由牛顿第二定律得:a=,联立解得电场力大小:Eq=4mg整个过程中电场力做的功W=4mg·gt2=2mg2t2;电场力做的功等于电势能的减少量,故整个过程中小球电势能减少了2mg2t2,故C正确;设从A点到最低点的高度为h,根据动能定理得:mgh-qE(h-gt2)=0解得:h=gt2,故D正确.]6.AD [线框进入磁场的过程做加速度减小的减速运动,完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动,则知3位置时线框速度最小,故A正确;由功能关系可知,线框进入磁场中减小的重力势能等于电热,即Q=mgd,故B错误;由于线框在完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动,故C错误;因为进入磁场时要减速,即此时的安培力大于重力,速度减小,安培力也减小,当安培力减小到等于重力时,线圈做匀速运动,全部进入磁场将做匀加速运动,设线圈的最小速度为v,由动能定理,从线框下边刚进入磁场到线框完全进入时,则有:mv2-mv=mgL-mgd,又有:mv=mgh,则克服安培力的功率P=BILv==,故D正确.]7.D [金属棒与导轨间因摩擦产生的热量等于克服摩擦力做的功,为:Q1=μmg·x=0.25×2×10×1J=5J,故B错误;由v-x图象得:v=2x,金属棒所受的安培力F==,代入得:F=0.5x,则知F与x是线性关系.当x=0时,安培力F0=0;当x=1m时,安培力F1=0.5N,则从起点发生x=1m位移的过程中,安培力做功为W安=-x=-x=-×1J=-0.25J,A错误;根据动能定理得:W-μmgx+W安=mv2,其中v=2m/s,μ=0.25,m=2kg,代入解得,拉力做的功W=9.25J,故D正确.]8.D [设ab长度为L,磁感应强度为B,电阻R1=R2=R.7\n电路中感应电动势E=BLv,ab中感应电流为:I==,ab所受安培力为:F=BIL=①电阻R1消耗的热功率为:P1=(I)2R=②由①②得:P1=Fv,电阻R0和R1阻值相等,P0=I2R=Fv,故A、B错误;整个装置因摩擦而消耗的热功率为:Pf=Ffv=μmgcosθ·v=μmgvcosθ,故C错误;整个装置消耗的机械功率为:P3=Fv+Pf=(F+μmgcosθ)v,故D正确.]9.(1) (2)mgl解析 (1)开始时,A、B均静止,设物体B、C间的距离为l1,由平衡条件有:对A:FT=mgsinθ+μmgcosθ对B:FT=+解得:l1=(2)B、C相碰后,A将做匀减速运动,由牛顿第二定律有:mgsinθ+μmgcosθ=ma由运动学公式有:0-v=-2a(l-l1)联立以上两式解得:vm=物体B下降过程对A、B整体由功能关系有:W电+mgl1-(mgsinθ+μmgcosθ)l1=(m+m)v解得:W电=mgl7
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 23:55:05
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文章作者:U-336598
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