届高中物理第一轮专题复习全套学案第9章 高考热点探究.docx
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届高中物理第一轮专题复习全套学案第9章高考热点探究
高考热点探究
一、楞次定律的应用
图1
1.(2008·山东理综·22)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端
接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下
端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强
磁场垂直,如图1所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹
簧原长位置由静止释放,则( )
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F=
D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
2.(2011·上海单科·20)如图2,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直
方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂
于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b
的过程中( )
图2
A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B.感应电流方向一直是逆时针
C.安培力方向始终与速度方向相反
D.安培力方向始终沿水平方向
二、自感现象
3.(2011·北京理综·19)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图3所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
图3
A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大
C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大
三、电磁感应中的功能关系及能量守恒
图4
4.(2011·山东理综·22)如图4所示,两固定的竖直光滑金属导轨足
够长且电阻不计.两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边
界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h,方向与导
轨平面垂直.先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由
静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触.用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移.下列图中正确的是( )
四、导轨滑杆类电磁感应问题——力学与电磁
感应的综合
5.(2011·海南单科·16)如图5,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属
导轨,MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m
和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好
与导轨接触;两杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁感应
图5
强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可
忽略,重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属
杆和导轨始终接触良好.求:
(1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比;
(2)两杆分别达到的最大速度.
解析
(1)ab棒受力平衡,则F-F安=mgtan37°(2分)
F安=B2IabL(1分)
0.75+0.2t-0.5×Iab×1=0.1×10×0.75
得Iab=0.4t(A)(1分)
cd棒上电流Icd=2Iab=0.8t(A)①(1分)
则回路中电源电动势E=IcdR总②(1分)
cd棒切割磁感线,产生的感应电动势为E=B1Lv③(1分)
联立①②③得,cd棒的速度v=8t(m/s)(1分)
所以,cd棒做初速度为零,加速度为a=8m/s2的匀加速直线运动.(1分)
(2)cd棒的加速度为a=8m/s2,1s内的位移为
x=
at2=
×8×12m=4m(1分)
根据
=
=
=
,(1分)
得通过cd棒的电量为q=
t=
=
C=0.4C(1分)
由串联、并联知识得:
通过ab棒的电量为q′=0.2C(1分)
(3)t=2s时,cd棒的速度v=at=16m/s(1分)
根据动能定理得W-W安=
mv2-0(2分)
得2s内克服安培力做功W安=21.33J-
×0.1×162J=8.53J(1分)
回路中产生总的焦耳热Q=W安=8.53J(1分)
电阻R上产生的焦耳热QR=Q/10=0.853J(2分)
答案
(1)做初速度为零、加速度为8m/s2的匀加速直线运动.
(2)0.2C (3)0.853J
试题分析
高考对本部分内容的要求较高,在选择题中考查楞次定律、电磁感应中的图象问题、能量转化问题.在计算中,难度中等偏上,往往以导体棒或导线框为背景,综合应用电路知识、法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律和能的转化与守恒分析解决问题.
命题特征
1.楞次定律的应用:
判断感应电流的方向.
2.图象类问题:
分析判断:
E、i,Φ、Ek及电荷量q等物理量随位移x、时间t的变化过程.
3.导体棒(框)运动问题:
计算求解切割磁感线产生的感应电动势的大小、最终稳定时速度、产生的电能及有关能量转化.
知识链接
1.电磁感应的条件及应用右手定则、楞次定律判断感应电流的方向.
2.电路结构分析、闭合电路欧姆定律.
3.利用法拉第电磁感应定律及E=Blv求感应电动势.
4.导体棒(框)的动态分析.
5.安培力做功涉及的能量转化.
1.如图7所示的电路中,电源电动势为E(内阻不可忽略),线圈L
的电阻不计.以下判断正确的是( )
A.闭合S稳定后,电容器两端电压为E
图7
B.闭合S稳定后,电容器的a极板带正电
C.断开S的瞬间,通过R1的电流方向向右
D.断开S的瞬间,通过R2的电流方向向右
2.如图8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,能正确反映通过导体棒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8
图9
3.如图9所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度
的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域
在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽.现有一高为a
的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过
磁场区域.若以逆时针方向为电流的正方向,则下列线框中
感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( )
图10
4.如图10所示,在一水平桌面上有竖直向上的匀强磁场,已知桌
面离地高h=1.25m,现有宽为1m的U形金属导轨固定在桌面
上,导轨上垂直导轨放有一质量为2kg、电阻为2Ω的导体棒,
其他电阻不计,导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2,将导体棒
放在CE左侧3m处,CE与桌面重合,现用F=12N的力作用
于导体棒上,使其从静止开始运动,经过3s导体棒刚好到达导
轨的末端(在此之前导体棒的运动已达到稳定状态),随即离开导轨运动,其落地点距桌
子边缘的水平距离为2m,g取10m/s2,则( )
A.导体棒先做匀加速运动,再做匀速运动,最后做平抛运动
B.所加磁场的磁感应强度B=2T
C.导体棒上产生的焦耳热为24J
D.整个过程中通过导体棒横截面的电荷量为3C
5.如图11甲所示,一边长为L,质量为m,电阻为R的正方形金属方框竖直放置在磁场中,磁场方向垂直方框平面,磁感应强度的大小随y的变化规律为B=B0+ky,k为恒定常数,同一水平面上磁感应强度相同.现将方框以初速度v0从O点水平抛出,重力加速度为g,不计阻力.
(1)通过计算确定方框最终运动的状态;
(2)若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图乙所示,求方框下落H高度时产生的内能.
图11
图12
6.如图12所示,在竖直面内有两平行金属导轨MN、PQ.导轨间距
为L,电阻不计.一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地
滑动.棒与导轨垂直,并接触良好.导轨之间有垂直纸面向外的
匀强磁场,磁感应强度为B.导轨右边与电路连接.电路中的三个定值电
阻阻值分别为2R、R和R.在NQ间接有一水平放置的平行板电容器C,板间距离为d,电
容器中有一质量为m的带电微粒,求:
(1)当ab以速度v0匀速向左运动时,电容器中质量为m的带电微粒恰好静止,试判断微粒的带电性质及带电荷量的大小;
(2)ab棒由静止开始以恒定的加速度a向左运动,讨论电容器中带电微粒的加速度如何变化.(设带电微粒始终未与极板接触)
答案
考题展示
1.AC
2.AD
3.C
4.BD
5.
(1)2∶1
(2)
预测演练
1.C
2.D
3.C
4.BD
5.
(1)见解析
(2)mgH-
解析
(1)因为方框各条边中的电流大小相等,根据对称性可知方框在水平方向所受合力为0,沿水平方向做匀速运动.
设方框运动t时间,下落h高度,竖直方向速度为vy,切割磁感线产生的电动势为
E=B下Lvy-B上Lvy
I=E/R
mg-(B下LI-B上LI)=ma
a=g-
竖直方向上做变加速运动,最终做匀速运动,且vym=
所以最终方框做匀速运动,速度大小为v=
方向与x轴所成夹角为arctan
6.
(1)负电
(2)见解析
解析
(2)由题意可得
-mg=ma′
v=at
所以a′=
-g
设经时间t0,微粒受力平衡
mg=q
UC′=
BLat0
求出t0=
或t0=
当t t,越来越小,加速度方向向下 当t=t0时,a2′=0 当t>t0时,a3′= t-g,越来越大,加速度方向向上
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