2013届高考物理课下提知复习题7

(时间：45分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．如图1所示，正方形金属框四条边电阻相等，匀强磁场垂直线框平面且刚好充满整个线框，现以相同的速率分别沿甲、乙、丙、丁四个方向将线框拉出磁场．欲使a、b两点间的电势差最大，则拉力应沿()A．甲方向B．乙方向图1C．丙方向D．丁方向解析：以相同的速率分别沿甲、乙、丙、丁四个方向将线框拉出磁场，回路中产生的电动势E大小相同，电流I大小相同；当沿丁方向将线框拉出磁场时，ab边切割磁感线，ab相当于电源，由电路的知识可知此时ab间电势差为I×3R(R为每边的电阻)，这也是a、b两点间电势差的最大值，即D项正确．答案：D2．如图2所示，在一匀强磁场中有一U形导体框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则()图2A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将做往复运动解析：杆ef向右运动，所受安培力F＝BIl＝BlBlvR＝B2l2vR，方向向左，故杆做减速运动；v减小，F减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，A正确．答案：A3．如图3所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，下列说法错图3误的是()A．如果B增大，vm将变大B．如果α变大，vm将变大C．如果R变大，vm将变大D．如果m变大，vm将变大解析：金属杆从轨道上由静止滑下，经足够长时间后，速度达最大值vm，此后金属杆做匀速运动，杆受重力、轨道的支持力和安培力作用，如图所示．安培力F＝BLvmRLB，对金属杆列平衡方程mgsinα＝B2L2vmR，则vm＝mgsinα·RB2L2，由此式可知，B增大，vm减小；α增大，vm增大；R变大，vm变大；m变大，vm变大．因此B、C、D选项正确，A错误，选A.答案：A4．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()A．mgbB.12mv2图4C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋12mv2解析：金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好飞不出磁场后．就往复运动永不停止，由能量守恒可得Q＝ΔE＝12mv2＋mg(b－a)．答案：D5．如图5所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则Wa∶Wb为()A．1∶4B．1∶2图5C．1∶1D．不能确定解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热Wa＝Qa＝BLv2Ra·LvWb＝Qb＝B·2Lv2Rb·2Lv由电阻定律知Rb＝2Ra，故Wa∶Wb＝1∶4.A项正确．答案：A6．如图6所示，有两根相距为l的平行直导轨ab、cd，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动．令U表示MN两端图6电压的大小，则()A．U＝12vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dB．U＝12vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到bC．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dD．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b解析：导体杆向右匀速运动切割磁感线产生的电动势E＝Blv，R和导体杆形成一串联电路，由于MN两端电压为路端电压，故U＝E2R·R＝E2＝12Blv，由右手定则可知电流方向为N→M→b→d.选项A正确．答案：A7．如图7所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里．abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)．现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应图7电流I随时间t变化的图线可能是图8中的()图8解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a—d—c—b—a，与规定的电流正方向相反，所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a—b—c—d—a，与规定的电流方向相同，所以电流值为正值，又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加，则感应电动势逐渐增大，感应电流逐渐增大，所以B选项正确．答案：B8．如图9甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图9乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t1时间内，图10中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是()图9图10解析：由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B错；由F安＝BIL可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，故C错误，D正确．答案：D9．如图11所示，在水平桌面上放置两条相距l、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．质量为m、电阻不计的滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动．整个装置放置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B.滑杆的中点系一不图11可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态．现从静止开始释放物块，若当物块下落高度h＝2m2gR2Bl4时恰好达到最大速度，用g表示重力加速度，则以下说法错误的是()A．物块最大速度为2mgRBl2B．物块最大速度为mgRBl2C．在此过程中电阻R放出的热量为m3g2R2Bl4D．物块达到最大速度时刻，电阻R消耗的功率为m2g2RBl2解析：当绳上的拉力与物块的重力相等时，物块的速度最大，此时MN杆受到的安培力等于物块的重力，即B2l2vmR＝mg，所以vm＝mgRB2l2，此时R消耗的功率P＝F安vm＝mgvm＝m2g2RB2l2，选项B、D正确；根据能的转化与守恒定律得mgh＝Q＋12·2m·vm2，则Q＝m3g2R2Bl4，选项C也正确．答案：A10．(2010·浙江高考)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图12甲所示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图12乙所示．在t＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒．则以下说法正确的是()图12A．第2秒内上极板为正极B．第3秒内上极板为负极C．第2秒末微粒回到了原来位置D．第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr2/d解析：根据楞次定律，结合图象可以判断：在0～1s内，下极板为正极，上极板为负极；第2秒内上极板为正极，下极板为负极；第3秒内上极板为正极，下极板为负极；第4秒内上极板为负极，下极板为正极，故A选项正确，B选项错误．由于磁感应强度均匀变化，故产生的感应电动势大小是恒定的，感应电动势大小E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝0.1πr2，第2秒末两极板间的电场强度为Ud＝0.1πr2d，D选项错误．在第1秒内微粒从静止沿向上或向下的方向开始做匀加速运动，第2秒内电场反向，电荷沿该方向做匀减速运动，第2秒末速度为0，第3秒内电荷做反向匀加速运动，第4秒内电荷沿反向做匀减速运动，第4秒末回到原来位置，故C选项错误．答案：A二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(14分)如图13所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L，导轨上端有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦．在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B.开始时导体棒静止，当磁场以速度v匀速向上运动时，导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒仍处在磁场区域内，试求：图13(1)导体棒的恒定速度；(2)导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率．解析：(1)设棒速为v′，有E＝BL(v－v′)①F安＝BIL＝BLER＝B2L2v－v′R②棒受力平衡有：mg＝F安③联立得：v′＝v－mgRB2L2④方向向上(2)P＝E2R⑤联立①④⑤得：P＝m2g2RB2L2.答案：(1)v－mgRB2L2向上(2)m2g2RB2L212．(16分)如图14所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒图14具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．(1)求初始时刻导体棒受到的安培力．(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？解析：(1)初始时刻棒中感应电动势E＝BLv0，棒中感应电流I＝ER，作用于棒上的安培力F＝BIL，联立三式解得F＝B2L2v0R，安培力方向水平向左．(2)由功和能的关系，得安培力做功W1＝Ep－12mv02电阻R上产生的焦耳热Q1＝－W1＝12mv02－Ep.(3)由能量转化及平衡条件等，可知：棒最终静止于初始位置，电阻R上产生的焦耳热Q＝12mv02.答案：(1)B2L2v0R水平向左(2)Ep－12mv0212mv02－Ep(3)最终静止于初始位置12mv02