（新课标）2020版高考物理大二轮复习 专题强化训练7 功能关系在电学中的应用

专题强化训练(七)一、选择题1(2019天津卷)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程()A动能增加mv2 B机械能增加2mv2C重力势能增加mv2 D电势能增加2mv2解析小球动能的增加量为Ekm(2v)2mv2mv2，A错误；小球在竖直方向上的分运动为竖直上抛，到N时竖直方向的速度为零，则M、N两点之间的高度差为h，小球重力势能的增加量为Epmghmv2，C错误；电场力对小球做正功，则小球的电势能减少，由能量守恒定律可知，小球减小的电势能等于重力势能与动能的增加量之和，则电势能的减少量为Epmv2mv22mv2，D错误；由功能关系可知，除重力外的其他力对小球所做的功等于小球机械能的增加量，即2mv2，B正确答案B2(多选)(2019湖北武汉高三毕业生四月调研) 如图所示，匀强电场与水平方向成夹角(0)的小球由轨道左端A处无初速度滑下当小球滑至轨道最低点C时，给小球再施加一始终水平向右的外力F，使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点若小球始终与轨道接触，重力加速度为g，则下列判断中正确的是()A小球在C点受到的洛伦兹力大小为qBB小球在C点对轨道的压力大小为3mgqBC小球从C到D的过程中，外力F的大小保持不变D小球从C到D的过程中，外力F的功率逐渐增大解析小球从A到C过程中由机械能守恒有mgRmv2，解得v，所以小球在C点受到的洛伦兹力大小为F洛qB，故选项A错误；在C点由牛顿第二定律有FNmgF洛m，解得FN3mgqB，故选项B正确；小球从C到D的过程中，合外力始终指向圆心，所以mgcosFsin，变化，外力F的大小发生变化，故选项C错误；小球从C到D的过程中，由能量守恒定律可知外力F的功率等于重力功率大小，所以外力F的功率逐渐增大，故选项D正确答案BD6(2019福建宁德一模)如图所示，固定在倾角为30的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d1 m，其底端接有阻值为R2 的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B2 T的匀强磁场中一质量为m1 kg(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触现杆在沿斜面向上、垂直于杆的恒力F10 N作用下从静止开始沿导轨向上运动距离L6 m时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电路的电阻为r2 ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g10 m/s2.则此过程()A杆的速度最大值为4 m/sB流过电阻R的电荷量为6 CC在这一过程中，整个回路产生的热量为17.5 JD流过电阻R的电流方向为由c到d解析当杆达到最大速度时满足Fmgsin，解得vm5 m/s，选项A错误；流过电阻R的电荷量q C3 C，选项B错误；回路产生的热量QFLmgLsinmv17.5 J，选项C正确；由右手定则可知流过R的电流方向从d到c，选项D错误答案C7(多选)(2019东北省四市联考)如图所示，在宽度为d的条形无场区左侧区和右侧区内，存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场，磁场方向如图所示有一边长为l(ld)、电阻均匀分布且阻值为R的正方形金属线框EFGH置于区域，EF边与磁场边界平行，现使线框以垂直于磁场边界的速度v从图示位置向右匀速运动，则()A当EF边刚进入区时，线框中电流方向为顺时针，大小为B当EF边刚进入中间无磁场区时，E、F两点间的电压为C将线框拉至HG边刚离开区的过程中，拉力所做的功为D将线框从区全部拉入区的过程中，回路中产生的焦耳热为解析当EF边刚进入区时，金属线框HG、EF边均切割磁感线，由右手定则可判断出HG边切割磁感线产生的感应电动势方向为顺时针方向，EF边切割磁感线产生的感应电动势方向为顺时针方向，则回路中产生总感应电动势为E12Blv，由闭合电路欧姆定律，回路中产生的感应电流大小为I1，方向为顺时针方向，选项A错误当EF边刚进入中间无磁场区域时，只有HG边切割磁感线，回路中产生的感应电动势E2Blv，感应电流I2，E、F两点之间的电压为U，选项B正确线框在整个运动过程中做匀速运动，故线框所受安培力和拉力始终相等线框在区运动，磁通量不变，不产生感应电流，拉力不做功；在EF边进入中间无磁场区域的过程中，只有HG边切割磁感线，回路中产生的感应电动势为E2Blv，感应电流I2，线框所受安培力F1BI2l，拉力做功W1F1d；当EF边进入区距离小于ld时，HG、EF边均切割磁感线，回路中产生总感应电动势为E12Blv，感应电流大小为I1，线框所受总安培力F22BI1l，拉力做功W2F2(ld)，则将线框拉至HG边刚离开区的过程中，拉力所做的功WW1W2，选项C正确当EF边进入区距离大于ld小于l时，只有EF边切割磁感线，产生感应电动势E3Blv，感应电流I3，线框所受安培力F3BI3l，拉力做功W3F3d；将线框从区全部拉入区的过程中，安培力做的总功WW1W2W3.根据克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳热可知，回路中产生的焦耳热为QW，选项D正确答案BCD8. (多选)(2019苏州模拟)在如图所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场，区域的磁场方向垂直斜面向上区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L.一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑当ab边刚越过GH进入磁场区时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量为Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功大小为W2，下列说法中正确的是()A在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1B从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒C从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，有(W1Ek)的机械能转化为电能D从ab进入GH到MN到JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量为EkW1W2解析由平衡条件，第一次匀速运动时，mgsin，第二次匀速运动时，mgsin，则v2v1，选项A错误；ab进入磁场后，安培力做负功，机械能减少，选项B错误；从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，由动能定理得，W1W2Ek，选项D正确；线框克服安培力做功为W2，等于产生的电能，且W2W1Ek，选项C正确答案CD9(多选)(2019抚州质检)如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场PQ为两个磁场的分界线，磁场范围足够大一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列说法正确的是()A此过程中通过线框截面的电荷量为B此时线框中的电功率为C此过程中回路产生的电能为D此时线框的加速度为解析根据q，穿过线圈的磁通量由Ba2减小到零，所以此过程中通过线框横截面的电荷量为，选项A错误；此时线框中的电动势E2BaBav，电功率P，选项B错误；此过程中回路产生的电能等于线圈动能的减少量，mv2m2mv2，选项C正确；此时线框中的电流I，线框所受的安培力的合力为F2BIa，加速度为a，选项D正确答案CD二、非选择题10(2019浙江五校联考)如图所示，光滑绝缘水平面AB与倾角37，长L5 m的固定绝缘斜面BC在B处平滑相连，在斜面的C处有一与斜面垂直的弹性绝缘挡板质量m0.5 kg、带电荷量q5105 C的绝缘带电小滑块(可看作质点)置于斜面的中点D，整个空间存在水平向右的匀强电场，场强E2105 N/C，现让滑块以v014 m/s的速度沿斜面向上运动设滑块与挡板碰撞前后所带电荷量不变、速度大小不变，滑块和斜面间的动摩擦因数0.1.(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)，求：(1)滑块沿斜面向上运动的加速度大小；(2)滑块运动的总路程解析(1)滑块与斜面之间的摩擦力f(mgcos37qEsin37)1 N根据牛顿第二定律可得qEcos37mgsin37fma，解得a8 m/s2.(2)由题可知，滑块最终停在C点设滑块从D点开始运动到最终停在C点的过程中在斜面上运动的总路程为s1，由动能定理有qEcos37mgsin37fs10mv解得s161.5 m设滑块第1次到B时动能为Ek1，从D到B由动能定理得qEcos37mgsin37fEk1mv解得Ek129 J设滑块第1次从B滑到水平面上的最远距离为x1，由动能定理得qEx10Ek1，解得x12.9 m水平面光滑，滑块滑回到B点时动能不变，滑块在斜面上往返一次克服摩擦力做功Wf2fL10 J滑块第2次回到B点时动能为Ek2Ek1Wf19 J设滑块第2次从B滑到水平面上的最远距离为x2，由动能定理得qEx20Ek2，解得x21.9 m同理，滑块第3次从B滑到水平面上的最远距离为x30.9 m此后就不会再滑到水平面上了滑块在水平面上运动的总路程为s22(x1x2x3)11.4 m滑块运动的总路程ss1s272.9 m答案(1)8 m/s2(2)72.9 m11(2019内蒙古包头联考)如图甲所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角37的绝缘斜面上，两导轨间距L1 m，导轨的电阻可忽略M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量m1 kg、电阻r0.2 的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下自图示位置起，杆ab受到大小为F、方向平行导轨向下的拉力作用，力F随杆ab运动速度v变化的图像如图乙所示，杆由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大g取10 m/s2，sin370.6.(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，请写出推理过程；(2)求电阻R的阻值；(3)金属杆ab自静止开始下滑通过位移x1 m的过程中，拉力的平均功率为6.6 W，求在此过程中回路中产生的焦耳热解析(1)通过R的电流I，EBLv，所以I因为B、L、R、r为定值，所以I与v成正比又因为电流I随时间均匀增大，故杆的速度v也随时间均匀增大，即杆的加速度为恒量，金属杆做匀加速直线运动(或金属杆做初速度为零的匀加速直线运动)(2)对杆：根据牛顿第二定律有FmgsinF安ma由图乙可知：F0.5v2(N)F安BILv(N)则可得：2mgsinvma因为v为变量，a为定值，所以a与v无关，必有ma2mgsin，0.50解得a8 m/s2，R0.3 (3)由能量守恒定律得PtmgxsinQmv2由匀变速直线运动规律得xat2，vat联立解得t0.5 s，v4 m/s，Q1.3 J.答案(1)见解析(2)0.3 (3)1.3 J11