2020届高考物理全优二轮复习集训：专题2 第2讲　能量观点在电磁学中的应用 Word版含解析.doc

1、 第 - 1 - 页 共 5 页 - 1 - 专题二专题二 第第 2 讲讲 一、选择题：每小题给出的四个选项中，第 13 题只有一项符合题目要求，第 45 题 有多项符合题目要求 1(2019 年齐齐哈尔一模)在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形 abcd，对角线的交点为 O，顶点 a、c 分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示，若将一个带负电的粒子 P 置 于 b 点，自由释放，粒子 P 将沿着对角线 bd 运动，则在线段 bd 上( ) AO 点的电场强度最大 BO 点电势最低 C粒子 P 在 O 点时电势能最大 D粒子 P 在 O 点时动能最大 【答案】D 2(2019 年甘肃五市二模

2、)如图所示，一带电小球质量为 m，用丝线悬挂于 O 点，并在竖 直平面内摆动，最大摆角为 60 ，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自左侧摆到最低点 时，悬线上的张力恰为零，则小球自右侧摆到最低点时悬线上的张力为( ) A0 B2mg C4mg D6mg 【答案】C 3(2018 年陕西韩城三模)如图所示，O 点处有一固定的点电荷，虚线是等势面，另外两 个质量及电量绝对值相等的带电粒子 M、N 以大小相同的速度射入点电荷的电场，仅在电场 力作用下两个粒子运动的轨迹如图中实线所示，取无穷远电势为零，则下列说法正确的是 ( ) AM、N 带异种电荷，M 和 O 点处点电荷电性相同 BM 从 a

3、点运动到 b 点的过程中，电势能先增大后减小 第 - 2 - 页 共 5 页 - 2 - CN 从 c 点运动到 d 点的过程中，动能先减小后增大 DN 在 d 点的电势能比 M 在 a 点电势能小 【答案】C 4(2019 年河南郑州二模)如图，MN 和 PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为 L，导 轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，固定在水平面上，右端接一个阻值为 R 的定值电阻，平直 部分导轨左边区域有宽度为 d、方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，质量为 m、 电阻也为 R 的金属棒从高为 h 处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平 直部分导轨间的动摩擦因数为

4、 ，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中 (重力加速度为 g)( ) A金属棒中的最大电流为Bd 2gh 2R B金属棒克服安培力做的功为 mgh C通过金属棒的电荷量为BdL 2R D金属棒产生的电热为1 2mg(hd) 【答案】CD 5(2018 年山东泰安二模)如图所示，水平面内的等边三角形 ABC 的边长为 L，两个等量 异种点电荷Q 和Q 分别固定于 A、B 两点光滑绝缘直导轨 CD 的上端点 D 位于到 A、B 中点的正上方，且与 A、B 两点的距离均为 L.在 D 处质量为 m、电荷量为q 的小球套在轨道 上(忽略它对原电场的影响)，并由静止释放，已知静电力常量为

5、 k，重力加速度为 g.忽略空气 阻力，则下列说法正确的是( ) AD 点的场强大小为kQ L2 B小球到达 CD 中点时，其加速度为零 C小球刚到达 C 点时，其动能为 3 2 mgL D小球沿直轨道 CD 下滑过程中，其电势能先增大后减小 【答案】AC 【解析】根据点电荷产生的电场的性质可知，负电荷在 D 处的电场强度沿 DB 方向，正 电荷在 D 处的电场强度沿 AD 方向，两个点电荷的电量是相等的，所以两个点电荷在 D 点的 第 - 3 - 页 共 5 页 - 3 - 电场强度的大小相等，则它们的合场强的方向沿 AD、DB 的角平分线；由库仑定律得，A、B 在 D 点的场强 EAEk

6、q L2，则 D 点的场强 EDEAcos 60 EBcos 60 k q L2，故 A 正确；当小 球到达 CD 中点时，小球受重力、支持力、正电荷的排斥力、负电荷的吸引力，对其受力分析 可知，重力和支持力的合力与正电荷的排斥力和负电荷的吸引力的合力不在同一平面上，故 两个合力不可能平衡，故加速度不为零，故 B 错误；由于 C 与 D 到 A、B 的距离都等于 L， 结合等量异种点电荷的电场特点可知，C 点与 D 点在同一等势面上，电场力不做功，故小球 的电势能不变，下落过程只有重力做功，即 mgOD 1 2mv 2，又几何关系可知 OD L sin 60 3 2 L，小球的动能 Ek1 2

7、mv 2 3 2 mgL，故 C 正确，D 错误故选 AC. 二、非选择题 6(2019 年资阳模拟)如图所示，一足够大的倾角 30 的粗糙斜面上有一个粗细均匀的 由同种材料制成的金属线框 abcd，线框的质量 m0.6 kg，其电阻值 R1.0 ，ab 边长 L11 m，bc 边长 L22 m，与斜面之间的动摩擦因数 3 9 .斜面以 EF 为界，EF 上侧有垂直于斜 面向上的匀强磁场一质量为 M 的物体用绝缘细线跨过光滑定滑轮与线框相连，连接线框的 细线与斜面平行且线最初处于松弛状态现先释放线框再释放物体，当 cd 边离开磁场时线框 即以 v2 m/s 的速度匀速下滑，在 ab 边运动到

8、EF 位置时，细线恰好被拉直绷紧(时间极短)， 随即物体和线框一起做匀速运动，t1 s 后开始做匀加速运动取 g10 m/s2，求： (1)匀强磁场的磁感应强度 B； (2)细绳绷紧前，M 下降的高度 H； (3)系统在线框 cd 边离开磁场至重新进入磁场过程中损失的机械能 E. 【答案】(1)1 T (2)1.8 m (3)21.6 J 【解析】(1)线框 cd 边离开磁场后受到的安培力 FBIL1B 2L2 1v R 线框 cd 边离开磁场时匀速下滑，由平衡条件得 mgsin mgcos F0，解得 B1 T. (2)由题意，线框第二次匀速运动方向向上，设其速度为 v1，细线拉力为 T 则

9、匀速运动的速度 v1L2 t 2 1 m/s2 m/s 第 - 4 - 页 共 5 页 - 4 - 对线框，由平衡条件得 Tmgsin mgcos B 2L2 1v1 R 0 对物体，由平衡条件得 TMg0 设绳突然绷紧过程中绳子作用力的冲量为 I，由动量定理得 对线框：Imv1m(v) 对物体：IMv1Mv0 绳绷紧前 M 自由下落 v202gH，解得 H1.8 m. (3)根据能量守恒定律得 线框匀速下滑过程 Q1mgL2sin 绳子突然绷紧过程 Q21 2Mv 2 01 2mv 21 2(Mm)v 2 1 线框匀速上滑过程 Q3MgL2mgL2sin 损失的机械能 EQ1Q2Q3，解得

10、E21.6 J. 7(2019 年陕西韩城三模)某同学用如图所示的装置研究电磁阻尼现象ACDE、FGHI 为 相互平行的轨道，AC、FG 段是半径为 r 的四分之一圆弧，CDE、GHI 段在同一水平面内，CG 连线与轨道垂直，两轨道间距为 L，在 E、I 端连接阻值为 R 的定值电阻，一长度也为 L、质 量为 m 的金属导棒固定在轨道上紧靠 A、F 端，导体棒与导轨垂直并接触良好，导棒的电阻也 为 R，其他电阻不计，整个轨道处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，闭合开关 S，让导棒由静止释放，导棒在下滑过程中始终与导轨接触良好，当导棒运动到与 CG 重合时， 速度大小为 v，导棒最终

11、静止在水平轨道 DE、HI 段某处，电阻 R 上产生的热量为 Q，轨道 DE、HI 段粗糙且足够长，其他部分光滑，重力加速度为 g，求： (1)导棒运动到与 CG 重合时，通过定值电阻 R 的电量； (2)导棒运动到与 CG 重合时，导棒的加速度大小； (3)若断开开关 S，再让导棒从轨道上紧靠 F、A 处由静止释放，则导棒在 HI、DE 段滑行 的距离 x2是电键闭合时，导棒滑下在 HI、DE 段滑行的距离 x1的多少倍？ 【答案】(1)qBLr 2R (2)a B4L4v2 4m2R2 v4 r2 (3)x2 x1 mgr mgr2Q 【解析】(1)当导棒运动到与 CG 重合时，通过定值电

12、阻 R 的电量 第 - 5 - 页 共 5 页 - 5 - q I t； IE 2R； E t 解得 qBLr 2R (2)导体棒运动到与 CG 重合时，回路中的瞬时电动势 EBLv 回路中的电流为 I E 2R BLv 2R 导体棒受到的安培力 FBILB 2L2v 2R 水平方向的加速度 aF m B2L2v 2mR 导体棒做圆周运动的向心加速度 a2v 2 r 所以，合加速度 a a21a22 B4L4v2 4m2R2 v4 r2 (3)电键闭合时，由于导体棒与定值电阻串联，因此导棒上产生的热量也为 Q； 根据能量守恒，导体棒因摩擦产生的热量 Q1mgr2Q 若电键断开，根据能量守恒可知，导体棒在 HI、DE 段因摩探产生的热量 Q2mgr 由功 能关系 Q1mgx1 Q2mgx2 因此x2 x1 Q2 Q1 mgr mgr2Q