2021届高考物理二轮复习专题突破:专题十七 牛顿运动定律与电磁学综合

试卷更新日期:2021-01-25 类型:二轮复习

一、单选题

  • 1.

    用同样的材料、不同粗细导线绕成两个质量面积均相同的正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,使它们从离有理想界面的匀强磁场高度为h的地方同时自由下落,如图所示.线圈平面与磁感线垂直,空气阻力不计,则(  )

    A、两线圈同时落地,线圈发热量相同 B、细线圈先落到地,细线圈发热量大 C、粗线圈先落到地,粗线圈发热量大 D、两线圈同时落地,细线圈发热量大
  • 2.

    如图所示,甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的足够长的绝缘板,甲、乙之间有摩擦,它们叠放在一起置于光滑的水平地板上,地板上方有水平方向的匀强磁场.现用水平恒力F拉乙使之开始运动,观察到甲、乙间发生了相对滑动,则在观察较长时间内,能较准确反应二者运动情况的v﹣t图象是(   )

    A、 B、 C、 D、
  • 3.

    如图所示,固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其它部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F1作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动,滑动中杆ab始终垂直于导轨.金属杆受到的安培力用Ff表示,则关于图乙中F1与Ff随时间t变化的关系图象可能的是(   )

    A、 B、 C、 D、
  • 4. 一个正点电荷Q静止在正方形的一个角上,另一个带电质点射入该区域时,恰好能经过正方形的另外三个角a、b、c,如图所示,则有(   )

    A、a、b、c三点的电势高低及场强大小的关系是φac>φb , Ea=Ec= 2 Eb B、若改变带电质点在a处的速度大小和方向,有可能使其经过三点a、b、c做匀速圆周运动 C、带电质点在a、b、c三处的加速度大小之比是1:2:1 D、带电质点由a到b电势能增加,由b到c电场力做正功,在b点动能最小

二、多选题

  • 5.

    压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻及各电路元件和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个光滑的绝缘重球.已知0到t1时间内小车静止,重球对压敏电阻和挡板均无压力.此后小车沿水平面向右做直线运动,整个过程中,电流表示数随时间的变化图.线如图乙所示,则下列判断正确的是(   )

    A、从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动 B、从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动 C、从t3到t4时间内,小车做匀加速直线运动 D、从t4到t5时间内,小车可能做匀减速直线运动
  • 6.

    如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的.两个相同的带正电小球同球从两轨道左端最高点由静止释放,M、N为轨道的最低点,则(   )

    A、两小球到达轨道最低点的速度vM=vN B、两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FN C、小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间 D、在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端
  • 7.

    如图甲所示,电阻不计且间距L=1m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2Ω的电阻,虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,现将质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平,已知杆ab进入磁场时的速度v0=1m/s,下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示,g取10m/s2 , 则(   )

    A、匀强磁场的磁感应强度为2T B、杆ab下落0.3m时金属杆的速度为1m/s C、杆ab下落0.3m的过程中R上产生的热量为0.2J D、杆ab下落0.3m的过程中通过R的电荷量为0.25C
  • 8.

    如图所示,在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器,板间距离为d,电容为C,上板B接地.现有大量质量均为m、带电量均为q的小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入,第一滴油滴正好落到下板A的正中央P点.如果能落到A板的油滴仅有N滴,且第N+1滴油滴刚好能飞离电场,假定落到A板的油滴的电量能被板全部吸收,不考虑油滴间的相互作用,重力加速度为g,则(   )

    A、落到A板的油滴数 N=Cdmgq2 B、落到A板的油滴数 N=3Cdmg4q2 C、第N+1滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于 mgd8 D、第N+1滴油滴通过电场的整个过程所减少的机械能等于 3mgd8
  • 9.

    一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能 Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0﹣x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2﹣x3段是直线,则下列说法正确的是(   )

    A、x1处电场强度为零 B、粒子在0﹣x2段做匀变速运动,x2﹣x3段做匀速直线运动 C、在0、x1、x2、x3处电势 φ0、φ1、φ2、φ3的关系为 φ3>φ20>φ1 D、x2﹣x3段的电场强度大小方向均不变

三、综合题

  • 10.

    如图所示,电阻不计的两光滑平行金属导轨相距L,固定在水平绝缘桌面上,其中半径为R的 14 圆弧部分处在竖直平面内,水平直导轨部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,末端与桌面边缘垂直平齐.两金属棒ab、cd垂直于两导轨且与导轨接触良好.棒ab质量为2m,电阻为r,棒cd的质量为m,电阻为r,重力加速度为g,开始时棒cd静止在水平直导轨上,棒ab从圆弧顶端无初速度释放,进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动,最后两棒都离开导轨落到地面上,棒ab与棒cd落地点到桌面边缘的水平距离之比为2:1.求:

    (1)、棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小;

    (2)、棒cd在水平导轨上的最大加速度;

    (3)、两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热.

  • 11.

    如图所示,匀强电场的场强E=4V/m,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向垂直纸面向里.一个质量为m=1g、带正电的小物块A,从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速度下滑,当它滑行0.8m到N点时就离开壁做曲线运动.当A运动到P点时,恰好处于平衡状态,此时速度方向与水平成45°角,设P与M的高度差H为1.6m.求:

    (1)、A沿壁下滑时克服摩擦力做的功.

    (2)、P与M的水平距离s是多少?

  • 12.

    如图所示,质量为m=1kg,电荷量为q=5×10﹣2C的带正电的小滑块,从半径为R=0.4m的光滑绝缘 14 圆弧轨道上由静止自A端滑下.整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中.已知E=100V/m,水平向右;B=1T,方向垂直纸面向里.求:

    (1)、滑块到达C点时的速度;

    (2)、在C点时滑块对轨道的压力.(g=10m/s2

  • 13.

    如图(a)所示,平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长,固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.25m,电阻R=0.5Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.4T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使其由静止开始运动,理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示.试分析与求:

    (1)、分析证明金属杆做匀加速直线运动;

    (2)、求金属杆运动的加速度;

    (3)、写出外力F随时间变化的表达式;

    (4)、求第2.5s末外力F的瞬时功率.

  • 14.

    如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,试求:

    (1)、金属棒下滑的最大速度为多大?

    (2)、当金属棒下滑距离为S0时速度恰好达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S0的过程中,整个电路产生的焦耳热Q?

  • 15.

    如图所示,两平行光滑金属导轨由两部分组成,左面部分水平,右面部分为半径r=0.5m的竖直半圆,两导轨间距离d=0.3m,导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中,两导轨电阻不计.有两根长度均为d的金属棒ab、cd,均垂直导轨置于水平导轨上,金属棒ab、cd的质量分别为m1=0.2kg、m2=0.1kg,电阻分别为R1=0.1Ω,R2=0.2Ω.现让ab棒以v0=10m/s的初速度开始水平向右运动,cd棒进入圆轨道后,恰好能通过轨道最高点PP′,cd棒进入圆轨道前两棒未相碰,重力加速度g=10m/s2 , 求:

    (1)、ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0

    (2)、cd棒进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1

    (3)、cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W.

  • 16.

    光滑绝缘水平面上有一水平向右的匀强电场,其场强大小分布如图(a)所示.两个质量均为m的带电小球A和B由长为2L的轻杆相连,组成一带电系统,球A带电量为+2q,球B带电量为﹣q.t=0时刻,带电系统由如图(b)所示位置从静止开始运动.若视小球为质点,不计轻杆的质量,求:

    (1)、当球B刚进入电场时,带电系统速度v1的大小;

    (2)、当球A刚离开电场时,带电系统速度v2的大小;

    (3)、通过分析、计算、推理,描述带电系统中的球B从x=0到x=5L的运动状态,并作出对应的v﹣t图.

  • 17.

    在甲图中,带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片上的H点,如图甲所示,测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计.

    (1)、设粒子的电荷量为q,质量为m,求该粒子的比荷 qm

    (2)、若偏转磁场的区域为圆形,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变.要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长),求磁场区域的半径应满足的条件.

  • 18.

    如图所示,足够长的相距为L=0.5m金属导轨ab、cd与水平面成θ=30°角放置,导轨ab、cd的电阻不计,导轨末端bd间接有阻值为R=0.8Ω的定值电阻,磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一质量为m=0.05kg、阻值也为0.8Ω的导体棒MN,它与导轨之间的动摩擦因数为μ= 36 ,导体棒MN从静止开始沿导轨下滑,滑行距离为x=7m时导体棒恰好匀速下滑,(取g=10m/s2).求:

    (1)、导体棒匀速下滑时的速度v;

    (2)、导体棒从静止开始下滑距离为x的过程中导体棒上产生的焦耳热是多少.

  • 19. 如图,区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E1 , 区域宽度为d1 , 区域Ⅱ内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2 , 区域宽度为d2 , 磁场方向垂直纸面向里,电场方向竖直向下.一质量为m、电量大小为q的微粒在区域I左边界的P点,由静止释放后水平向右做直线运动,进入区域Ⅱ后做匀速圆周运动,从区域Ⅱ右边界上的Q点穿出,其速度方向改变了30°,重力加速度为g,求:

    (1)、区域I和区域Ⅱ内匀强电场的电场强度E1、E2的大小.
    (2)、区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度B的大小.
    (3)、微粒从P运动到Q的时间有多长.
  • 20.

    如图所示,在倾角θ=37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ,磁感应强度B的大小为5T,磁场宽度d=0.55m,有一边长L=0.4m、质量m1=0.6kg、电阻R=2Ω的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m2=0.4kg的物体相连,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,将线框从图示位置由静止释放,物体到定滑轮的距离足够长.(取g=10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

    (1)、线框abcd还未进入磁场的运动过程中,细线中的拉力为多少?

    (2)、当ab边刚进入磁场时,线框恰好做匀速直线运动,求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大?

    (3)、在(2)问中条件下,若cd边恰离开磁场边界PQ时,速度大小为2m/s,求整个运动过程中ab边产生的热量为多少?

  • 21.

    如图甲所示,两根间距=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置,一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连.质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动,已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f=1.0N,导体棒电阻为r=10Ω,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中,导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示(取g=10m/s2).求:

    (1)、当导体棒速度为v时,棒所受安培力F的大小(用题中字母表示).

    (2)、磁场的磁感应强度B.

    (3)、若ef棒由静止开始运动距离为S=6.9m时,速度已达v′=3m/s.求此过程中产生的焦耳热Q.

  • 22.

    在光滑绝缘水平面上固定一个内壁光滑的竖直圆筒S,其俯视图如图,圆筒半径为1m.圆筒轴线与水平面的交点O处用一根不可伸长的长0.5m的绝缘细线系住质量为0.2kg,电量为5×105C的带正电小球.水平方向有一匀强电场E=4×104N/C,方向如图所示.小球从图示位置(细线和电场线平行)以v0=10m/s垂直于场强方向运动.当小球转过90°时细线突然断裂.求:

    (1)、细线断裂时小球的速度大小;

    (2)、若在圆心O处用一根牢固、不可伸长、长为0.5m的绝缘细线系住小球(质量和电量均不变),小球从原位置以初速度10m/s垂直于场强方向开始运动,为保证小球运动过程中细线始终不松弛,求电场强度E大小的取值范围;

    (3)、在(1)的情况下,细线断裂后小球继续运动并与筒壁碰撞,若小球与筒内壁碰后不反弹,求小球继续沿筒内壁运动的最小速度.

  • 23.

    如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104 N/C.现有一电荷量q=+1.0×104C,质量m=0.10kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体运动到圆形轨道最低点B时的速度vB=5.0m/s.已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.50,重力加速度g=10m/s2 . 求:

    (1)、带电体运动到圆形轨道的最低点B时,圆形轨道对带电体支持力的大小;

    (2)、带电体在水平轨道上的释放点P到B点的距离;

    (3)、带电体第一次经过C点后,落在水平轨道上的位置到B点的距离.

  • 24.

    小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求

    (1)、CD棒进入磁场时速度v的大小;

    (2)、CD棒进入磁场时所受的安培力的大小;

    (3)、在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。