专题14电学中三大观点的综合应用（测试）（解析版）.docx

专题14电学中三大观点的综合应用（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1. （2024河南统考二模）如图所示，一个质量为小、电阻为R、边长为L的正方形金属线框。尻M放在光滑绝缘水平面上，空间存在一磁感应强度为8、方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场的左右边界刚好和线框的外边、Cd边重合。现在线框Cd的中点加一水平向右的恒力凡使线框从图示位置由静止开始水平向右运动。已知经过时间,线框的岫边刚好向右运动到磁场的右边界处，此时线框的速度大小为心若在同一时间，内，线框内产生的热量与一恒定电流，在该线框内产生的热量相同，则关于该恒定电流/的表达式，下列正确的是（）2FL+mv2IRt【答案】D【详解】对线框根据能最守恒有也=Q+gm,线框内产生的热量与恒定电流I在该线把内产生的热量相同，则恒定电流产生的热量为Q=/2孜，解得/匡三还,故选D。2. （2024安徽,校联考模拟预测）如图所示，相距为L足够长的光滑平行金属导轨MN、FQ水平放置，在两导轨间左侧连接一阻值为R的定值电阻Rl,右侧连接一最大阻值为2R的滑动变阻器R2.两导轨间存在着竖直向下的匀强磁场.一长为L、电阻值为4的导体棒AB在外力作用下以速度-匀速向右运动.金属导轨电阻不计，导体棒入B与两导轨接触良好且始终垂直.现缓慢滑动与的滑片，使与接入电路中的阻值从。开始逐渐增大。下列说法正确的是（）PBQA.Rl中的电流方向为P到"，且电流大小逐渐增大B.当与接入电路中的阻值E=R时，%中的电流最大且为等2ad2,22C.当凡接入电路中的阻值&=R时，两电阻用、凡的电功率之和最大且为芍LDn2/22D.当凡接入电路中的阻值=彳时，拉力F的功率为三L28R【答案】C【详解】AB.根据右手定则可知，与中的电流方向为M到P,&接入电路中的阻值从O逐渐增大，电路总电阻也逐渐增大，由闭会电路欧姆定律/=方-,可知AB中电流逐渐减小，根据U=£-/?,可知，导体K总2棒两端的电压即路端电压逐渐增大，根据乙=£，可知，舄中的电流逐渐增大，当与接入电路中的印加E.RI=J=-J=空叫=2R时，用中的电流最大旦为/=2,R总R、37R,E=BLvi解得,mR2R1+R2E-I-R1=2=4BLv,a、B错误；C.当凡=R时，外电路总电阻或外=彳，与电源内阻相等，此时电源输,mRlIRr*2n2/22出功率最大,7jP=-=打士,C正确；D.导体棒AB匀速运动时，拉力尸的功率等P克服安培力的功4r2R率，也等于电路中的总电功率，当滑动变阻器接入电路中的阻值时，仃R外与¾=,fE6BLv根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律，干路电流为/=-=-,求得拉力尸的功率为R总5RP=2r竺空，D错误。总5R故选C。3. （2023江苏盐城盐城中学校考模拟预测）磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图（a）所示，它的驱动系统简化为如图（b）所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L匝数为N。总电阻为R水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度y匀速向右移动时,可驱动停在轨道上的列车。在悬浮状态下,列车运动时受到恒定的阻力f,则（）（a）（b）A.图示时刻线框中感应电流沿逆时针方向B.列车刚启动时线框中的感应电动势大小为NBLuC.列车速度为W寸线框受到的安培力大小为2NBY（,7,）RD.列车的最大速度为4N"BLr【答案】D【详解】A.线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知图示时刻线框中感应电流沿顺时针方向，A错误;B.列车刚启动时线框中的感应电动势大小为E=2N83,选项B错误；C.由于前后两个边产生的感应电动势顺次相加，根据法拉第电磁感应定律E=2N8ZN=2N%（吁V）,l=j列车速度为V时线框受到的R安培力大小为F=2NBIL=叱叫（LW）,C错误；d当达到最大速度时尸寸即f=竺坐在），解得最大速度%=y-777万，选项D正确。4N-BI3故选D。4. （2023山东滨州统考二模）图1是电磁炮结构图，其原理可简化为图2,Mv/'、NM是光滑水平导轨,直流电源连接在两导轨左端，衔铁P放置在两导轨间，弹丸放置在P的右侧（图中未画出）.闭合开关K后，电源、导轨和衔铁形成闭合回路，通过导轨的电流产生磁场，衔铁P在安培力作用下沿导轨加速运动.己知电源的电动势大小为E,衔铁P与弹丸总质量为?，整个电路的总电阻恒为R两导轨间距为L,导轨间的磁场可认为是垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小与通过导轨的电流成正比，即8=H.某时刻，衔铁P的速度大小为打此时衔铁P的加速度大小为（）.图1图2E2kLE2kLE?kLE2A.二B.C.-D.-;mv2mRm（R+kLv）m（R-kLv）【答案】C【详解】衔铁产生的感应电动势E=B少,电路中电流为/=三白，根据牛顿第：定律可得。二%,给介RmZLE2B=心联立可得=而Eo故选C。5. （2023河北石家庄统考三模）如图所示，一空心铝管与水平面成。角倾斜固定放置。现把一枚质量为加、直径略小于铝管直径的圆柱形小磁块从上端管口无初速度放入管中，小磁块从下端口落出时的速度为心已知该铝管长度为/,小磁块和管间的摩擦力是小磁块重力的左倍,重力加速度为g。下列说法正确的是（）2A.小磁块做匀加速直线运动B.小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为MgsinC.小磁块在运动过程中，小磁块产生的热量为侬Sina-D.小磁块在运动过程中，小磁块受到的重力和摩擦力的总冲量为Ww【答案】B【详解】A.空心铝管可以看为由许多的闭合回路构成，当小磁宽下滑时，在铝管的回路中将产生感应电流，根据楞次定律可知，该感应电流激发的磁场对小磁块的磁场力将阻碍小磁块的相对运动，可知小磁块做变加速直线运动，A错误；B.根据上述，铝管中产生感应电流，则铝管中产生焦耳热，小磁块与铝管中与摩擦，亦会产生热，根据能量守恒定律可知小磁块在运动过程中，铝管和小磁块产生的热量为=wsina-v2,B正确；C.小磁块因摩擦产生的热量为Q'=h咫/,C错误；D.根据上述，小磁块受到重力、摩擦力与磁场力，则小磁块在运动过程中，小磁块受到的重力、摩擦力与磁场力的总冲量为mv,D错误。故选Bo6.（2023浙江绍兴统考模拟预测）如图所示，AoC是光滑的宜角金属导轨，A。竖直，OC水平。质量分布均匀的金属棒时长度为L质量为?，电阻为R,两端置于导轨内。设金属杆与竖直导轨夹角为仇当族30。时静止释放金属杆。已知空间存在着磁感应强度大小为8的匀强磁场，方向垂直纸面向里，不计金属导轨A.回路中感应电流方向始终为逆时针方向B.整个过程中，时棒产生的焦耳热为?磔C.当叙60。时，若。点速度大小为心则力点速度大小为2uD.在&=30。到0=45。过程中通过裙棒的电荷量为纪叵8Z?8R【答案】D【详解】A.根据几何关系金属杆下滑过程，围成的面积先增大后减小，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流方向先逆时针再顺时针，故A错误；B.整个过程中，金属棒重力势能减少量为综=gmgLcos3（<5"gL,根据能量守恒可知，整个过程中，时棒产生的焦耳热不可能等于为阳L，故B错误；C.当e60。时，4和小两点沿杆方向的速度相等，Wvcos600=vhcos300,解得以=当丫，故C错误；D.在生30。到。=45。过程中，产生的平均感应电流B（Lcos45oLsin450-cos300Lsin30o）（2->3）BlJ1 RRtRAt8r通过ab棒的电荷量Q=IZ=2一>BI,8R故D正确。故选D。7. （2023浙江宁波镇海中学校联考一模）如图，质量为0.1kg的方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上，现使质量为0.2kg的条形磁铁（条形磁铁横截面比铝管管内横截面小）以v=3ms的水平初速度自左向右穿过铝管，忽略一切摩擦，不计管壁厚度。则（）磁铁A.磁铁穿过铝管过程中，铝管受到的安培力可能先水平向左后水平向右B.磁铁穿过铝管后，铝管速度可能为4msC.磁铁穿过铝管正中央时，铝管加速度为零D.磁铁穿过铝管过程所产生的热量可能达到02J【答案】D【详解】A.根据楞次定律的“来拒去留”可知，磁铁对铝管的安培力一直水平向右，A错误；B.磁铁与铝管组成的系统动量守恒，如果铝管足够长，则磁铁穿过铝管时二者共速，由动量守恒定律得Wy=（M解得z=lms,所以铝管的速度不可能大于lms,B错误；C.磁铁穿过铝管正中央时，由楞次定律可知，磁铁始终受到铝管的磁场力方向向左，根据牛顿第三定律，磁铁对铝管的反作用力水平向右，根据牛顿第二定律得，铝管加速度不为零，C错误；D.磁铁的初动能为J=TM-=T.232j=O.9J,假设铝管足够长，则二者共速，根据对B项分析可知磁铁穿过铝管过程所产生的热量最多为Q=gMy2_g（M+>2=09J_0.15J=0.75J,所以磁铁穿过铝管；过程所产生的热量可能达到0.2J,D正确。故选D。8. （2023湖南校联考模拟预测）如图所示，正方形匀质刚性金属框（形变量忽略不计），边长为L=O.2m,质量为W=Olkg,距离金属框底边”=0.8m处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度8=5T°磁场区域上下边界水平，高度为L=Q2m,左右宽度足够大。把金属框在竖直平面内以%=2ms的初速度水平无旋转地向右抛出，金属框恰好能匀速通过磁场，不计空气阻力，g取IOmZS2。下列说法不正确的是（）>v0H××X××××TtXXXXXXXBIA.刚性金属框电阻为R=4CB.通过磁场的整个过程中，金属框的两条竖直边都不受安培力作用C.通过磁场的过程中，克服安培力做功为Q4JD.改变平抛的初速度大小，金属框仍然能匀速通过磁场【答案】B【详解】A.金属框水平方向上总电动势为0,只在竖直方向上产生电动势，因为金属框匀速通过磁场，则题意；氏通过磁场的整个过程中，根据左手定则可知，金属框的两条竖直边所受安培力大小相等，方向相反，都要受安培力，故B错误，符合题意；C.根据功能关系得克服安培力做功Wf=mg2L=04J,故C正确，不符合题意；D.根据题意可知，初速度大小不影响安培力，安培力的大小只与线框竖直方向的分速度4有关，而4只与高度”有关，则可知，只要抛出高度不变，不管初速度大小如何，金属框仍然能匀速通过磁场，故D正确，不符合题意。有 mg = %,而 F安=B/L =BLv t B2LiVvBXL =且= 历7,代入数据求得R = 4C,故A正确，不符合故选B。9. （2023北京海淀中关村中学校考三模）如图所示的天平可用来测定磁感应强度及天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流/时，在天平左、右两边加上质量各为犯、Q的祛码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为机的祛码后，天平重新平衡,若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间,线圈的上边离开磁感应强度为8的匀强磁场前瞬间的速度为