2020届高考物理二轮复习专题练习卷：功能关系在电学中的应用

功能关系在电学中的应用

一、选择题

1．(多选)(2019·河南六市第5次联考)如右图所示，半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直平面内，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直轨道平面向里．一可视为质点、质量为m、电荷量为q(q>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qB

B．小球在C点对轨道的压力大小为3mg－qB

C．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

2．(2019·福建宁德一模)如图所示，固定在倾角为θ＝30°的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为d＝1 m，其底端接有阻值为R＝2 Ω的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中．一质量为m＝1 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F＝10 N作用下从静止开始沿导轨向上运动距离L＝6 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r＝2 Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小为g＝10 m/s2.则此过程(　　)

A．杆的速度最大值为4 m/s

B．流过电阻R的电荷量为6 C

C．在这一过程中，整个回路产生的热量为17.5 J

D．流过电阻R的电流方向为由c到d

3．(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Ⅰ区和右侧Ⅱ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(l>d)、电阻均匀分布且阻值为R的正方形金属线框EFGH置于Ⅰ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Ⅱ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Ⅰ区的过程中，拉力所做的功为

D．将线框从Ⅰ区全部拉入Ⅱ区的过程中，回路中产生的焦耳热为

4. (多选)(2019·苏州模拟)在如图所示的倾角为θ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Ⅰ的磁场方向垂直斜面向上．区域Ⅱ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Ⅰ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ΔEk，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v2>v1

B．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(W1－ΔEk)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ΔEk＝W1－W2

5．(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2mv2

C．重力势能增加mv2   D．电势能增加2mv2

6．(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θ(θ<45°)，场中有一质量为m、可视为质点的带电小球，用长为L的细线悬挂于O点，当小球静止时，细线恰好水平．现用竖直向下的恒定外力将小球拉到竖直方向最低点时，小球速度刚好再次为零．若小球电荷量保持不变，则在此过程中(　　)

A．小球电势能一直在增加，电势能增量为ΔEp＝mgL

B．小球机械能一直在减小，机械能增量为ΔE＝－mgL

C．小球在最低点的加速度a＝0

D．小球的最大动能Ekm＝(－1)mgL

7．(多选)(2019·湖北省六校联合体4月联考)一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用．若重力势能增加5 J，机械能增加1.5 J，电场力做功2 J，则小球(　　)

A．重力做功为5 J   B．电势能减少2 J

C．空气阻力做功0.5 J   D．动能减少3.5 J

8．(2019·山东省实验中学模拟)如图所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小球压在弹簧上，但与弹簧不拴接，开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止．撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会撞击到上极板，已知小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．与弹簧分离时小球的动能为mgh＋qEh

B．从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为mgh＋qEh

C．从开始运动到与弹簧分离，小球减少的电势能为

D．撤去外力时弹簧的弹性势能为mv2－(qE－mg)h

9．(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

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θ＝37°，长L＝5 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m＝0.5 kg、带电荷量q＝＋5×10－5 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E＝2×105 N/C，现让滑块以v0＝14 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μ＝0.1.(g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，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．

11．(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θ＝37°的绝缘斜面上，两导轨间距L＝1 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m＝1 kg、电阻r＝0.2 Ω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B＝0.5 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，sin37°＝0.6.

(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x＝1 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．

答案

1.[答案]　BD

2. [答案]　C

3. [答案]　BCD

4. [答案]　CD

5. [答案]　B

6. [答案]　AD

7. [答案]　BD

8. [答案]　D

9. [答案]　CD

10. [答案]　(1)8 m/s2　(2)72.9 m

11. [答案]　 (1)通过R的电流I＝，E＝BLv，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)0.3 Ω　(3)1.3 J