2018年高考物理四轮复习押高考物理第21题

5月14日 押高考物理第21题
高考频度：★★★★☆
难易程度：★★★★☆
如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R。在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由静止下落到刚完全穿过匀强磁场区域过程的v–t图象，图中字母均为已知量。重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是www.21-cn-jy.com
A．金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向
B．金属线框的边长为v1(t2–t1)
C．磁场的磁感应强度为
D．金属线框在0~t4的时间内所产生的热量为
【参考答案】BCD
【试题解析】金属线框刚进入磁场时，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿abcda方向；故A错误。由图象可知，金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动，速度为v1，运动时间为t2–t1，故金属框的边长：l=v1(t2–t1)，故B正确。在金属框进入磁场的过程中，金属框所受安培力等于重力，则得：mg=BIl，，又l=v1(t2–t1)，联立解得：，故C正确。t1到t2时间内，根据能量守恒定律，产生的热量为：Q1=mgl=mgv1(t2–t1)；t3到t4时间内，根据能量守恒定律，产生的热量为：，故；故D正确。【来源：21·世纪·教育·网】
【知识补给】
应用电磁感应定律应注意的问题
1．公式求的是一个回路中某段时间内的平均电动势，磁通量均匀变化时，瞬时值等于平均值。
2．利用公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积。
3．通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关。推导如下：。
4．公式E=n与E=Blvsin θ的区别与联系
两个公式项目
E=Blvsin θ
区别
求的是Δt时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某一个过程相对应
求的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某一个位置相对应
求的是整个回路的感应电动势；整个回路的感应电动势为零时，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零
求的回路中的部分导体切割磁感线时产生的感应电动势
由于是整个回路的感应电动势，所以电源部分不容易确定
由于是部分导体切割磁感线时产生的，因此导体部分就是电源
联系
公式和E=Blvsin θ是统一的，当Δt→0时，E为瞬时感应电动势，而公式E=Blvsin θ中的v若代入，则求出的E为平均感应电动势
如图所示，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，二者平滑连接。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的金属棒从高度为h处静止释放，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μ，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
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为
如图所示，两平行金属板间接有如图所示的随时间t变化的电压U，上极板电势较高，板长L=0.40 m，板间距离d=0.20 m，在金属板右侧有一个边界为MN的匀强磁场，磁感应强度B=5.0×l0–3 T，方向垂直于纸面向里。现有带电粒子以速度v0=1.0×l05 m/s沿两板中线OO'方向平行于金属板射入电场，磁场边界MN与中线OO'垂直。已知带正电粒子的比荷，粒子的重力忽略不计，在每个粒子通过电场区的极短时间内，板间的电场强度可以看作恒定不变的。则下列说法正确的是21世纪教育网版权所有
A．粒子在U=30 V时粒子能离开电场进入磁场
B．在t=0时粒子能离开电场，进入磁场，射入磁场点与离开磁场点间的距离为0.4 m
C．在U=20 V时粒子射入磁场点与离开磁场点间的距离大于0.4 m
D．在U=25 V时粒子在磁场中运动的时间最长
如图a，A、B是一对平行金属板，在两板间加有周期为T的交变电压u，A板电势uA=0，B板电势uB随时间t变化的规律如图b中。现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中，设电子的初速和重力的影响均可忽略，则21cnjy.com
A．若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动
B．若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上
C．若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上
D．若电子是在t=时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动
将质量为m0的木块固定在光滑水平面上，一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块，子弹射穿木块时的速度为。现将同样的木块放在光滑的水平桌面上，相同的子弹仍以速度v0沿水平方向射入木块，设子弹在木块中所受阻力不变，则以下说法不正确的是21·cn·jy·com
A．若m0=3m，则能够射穿木块
B．若m0=3m，子弹不能射穿木块，将留在木块中，一起以共同的速度做匀速运动
C．若m0=3m，子弹刚好能射穿木块，此时子弹相对于木块的速度为零
D．若子弹以3v0速度射向木块，并从木块中穿出，木块获得的速度为v1；若子弹以4v0速度射向木块，木块获得的速度为v2；则必有v1正方体空心框架ABCD–A1B1C1D1下表面在水平地面上，将可视为质点的小球从顶点A在∠BAD所在范围内（包括边界）沿不同的水平方向分别抛出，落点都在△B1C1D1平面内（包括边界）。不计空气阻力，以地面为重力势能参考平面。则下列说法不正确的是21教育网
A．小球初速度的最小值与最大值之比是1:
B．落在C1点的小球，运动时间最长
C．落在B1D1线段上的小球，落地时机械能的最小值与最大值之比是1:2
D．轨迹与AC1线段相交的小球，在交点处的速度方向都相同
【参考答案】
，故B项说法正确；由于有摩擦力做功克服安培力所做的功小于mgh，C项说法不正确；由能量守恒可知转化为电路中的焦耳热的能为，由于金属棒与定值电阻的电阻值相同，故D项说法正确。2-1-c-n-j-y
BD 若粒子恰能射出电场，则水平方向：L=v0t；竖直方向：，解得，带入数据解得：U0=25U，故当粒子在U=30 V时粒子不能离开电场进入磁场，而达到极板上，选项A错误；在t=0时粒子能离开电场，垂直MN进入磁场，在磁场中运动的轨道半径为，则因为粒子在磁场中运动半个圆周然后从MN中射出，故射入磁场点与离开磁场点间的距离为2R=0.4 m，选项B正确；设粒子进入磁场时速度方向与OO'的夹角为θ，则速度大小：，粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径：，粒子从磁场中飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离：，代入数据解得：s=0.4 m，即在任意时刻进入磁场的粒子飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离为定值，选项C错误；因所有粒子在磁场中运动的周期相同，在U=25 V时粒子从极板边缘飞出电场，然后进入磁场时速度与MN的夹角最小，在磁场中运动时的角度最大，时间最长，选项D正确。2·1·c·n·j·y
运动，但是向B板运动的位移大，最后打在B板上，故B正确；若电子是在t=3T/8时刻进入时，在一个周期内：在3T/8~T/2，电子受到的电场力向上，向上做加速运动，在T/2~5T/8内，受到的电场力向下，继续向上做减速运动，5T/8时刻速度为零；在5T/8~T内，受到的电场力向下，向下加速运动，在T~11T/8内，受到的电场力向上，继续向下做减速运动，11T/8时刻速度为零；接着向B板运动，周而复始，所以电子时而向B板运动，时而向A板运动，但是向B板运动的位移小，最后打在A板上，故C错误；若电子是在t=T/2时刻进入时，在一个周期内：在T/2~T，电子受到的电场力向下，向下做加速运动，在T~3T/2内，受到的电场力向上，继续向下做减速运动，3T/2时刻速度为零；接着向A板运动，周而复始，所以电子一直向A板运动，最后打在A板上，故D错误。21·世纪*教育网
ACD 木块固定时，子弹射穿木块，设木块长度为d，根据功能关系，有fd=m–m，Q=m–m故fd=Q=，即f=①，木块不固定时，子弹射入木块，系统动量守恒，假设不能穿出；根据动量守恒定律，有mv0=(M+m)v根据功能关系，有Q′=fx=m–(M+m)v2，据题意，
ABC 小球落在A1C1线段中点时水平位移最小，落在C1时水平位移最大，由几何关系知水平位移的最小值与最大值之比是1:2，由x=v0t，t相等得小球初速度的最小值与最大值之比是1:2，故A错误；小球做平抛运动，由h=gt2得，下落高度相同，平抛运动的时间相等，故B错误；落在B1D1线段中点的小球，落地时机械能的最小，落在B1D1线段上D1或B1的小球，落地时机械能的最大，设落在B1D1线段中点的小球初速度为v1，水平位移为x1，落在B1D1线段上D1或B1的小球初速度为v2，水平位移为x2，由几何关系有x1:x2=1:，由x=v0t，得：v1:v2=1:，落地时机械能等于抛出时的机械能，分别为：E1=mgh+mv12，E2=mgh+mv22，可知落地时机械能的最小值与最大值之比不等于1:2，故C错误。设AC1的倾角为α，轨迹与AC1线段相交的小球，在交点处的速度方向与水平方向的夹角为θ，则有，，则tan θ=2tan α，可知θ一定，则轨迹与AC1线段相交的小球，在交点处的速度方向相同，故D正确。21*cnjy*com