2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 100考點(diǎn)千題精練 第十七章 物理思維方法 專題17.9 圖象信息問題

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1、 專題17.9 圖象信息問題2 一．選擇題 1.（2018衡水六調(diào)）兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、N兩點(diǎn)的電勢均為零，ND段中的C點(diǎn)電勢最高，則 ( ) A．N點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 B．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為零 C．NC間場強(qiáng)方向向x軸正方向 D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù)功 【參考答案】D 【命題意圖】本題考查電勢圖象的理解及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 2．（2018洛陽一模）如圖所示，直線a、拋物線b和c為某一穩(wěn)恒直流電源在純電阻電路中的總功率PE、輸出功率

2、PR、電源內(nèi)部發(fā)熱功率Pr隨路端電壓U變化的圖象，但具體對應(yīng)關(guān)系未知，根據(jù)圖象可判斷 ( ) A．PE U圖象對應(yīng)圖線a，由圖知電動勢為9 V，內(nèi)阻為3 Ω B．PrU圖象對應(yīng)圖線b，由圖知電動勢為3 V，內(nèi)阻為1 Ω C．PRU圖象對應(yīng)圖線c，圖象中任意電壓值對應(yīng)的功率關(guān)系為PE＝Pr＋PR D．外電路電阻為1.5 Ω時，輸出功率最大為2.25 W 【參考答案】BC 【命題意圖】本題考查電功率圖象、閉合電路歐姆定律、電路電功率關(guān)系及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 3（2018屆江西贛中南五校第一次聯(lián)考）如圖甲所示,abcd 是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,在金屬線框

3、的下方有一磁 感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,MN 和 M'N'是勻強(qiáng)磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的 bc 邊 平行,磁場方向與線框平面垂直.現(xiàn)金屬線框由距 MN 的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域的 v-t 圖像.已知金屬線框的質(zhì)量為 m,電阻 為 R,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?g,圖像中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的 v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4 均為已知量(下落過程中線框 abcd 始終在豎直平面內(nèi),且 bc 邊始終水平).根據(jù)題中所給條件,以下說法正確的是 A.可以求出金屬線框的邊長 B.線框穿出磁場時間(t4-t3)等于進(jìn)入磁場時間(t2-t

4、1) C.線框穿出磁場與進(jìn)入磁場過程所受安培力方向相同 D.線框穿出磁場與進(jìn)入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱相等 【參考答案】.AC 【命題意圖】本題考查電磁感應(yīng)、速度圖象、能量守恒定律及其相關(guān)的知識點(diǎn)，意在考查考生綜合運(yùn)用相關(guān)知識解決實(shí)際問題的能力。 二、計(jì)算題 1.．如圖所示，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時間周期性變化的磁場和電場，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場強(qiáng)度為正）。在t=0時刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為v0，方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子。 已知v0、t0、B0，粒子的比荷，不計(jì)粒子的重力。 （1）時，求粒子的位

5、置坐標(biāo)； （2）若t=5t0時粒子回到原點(diǎn)，求0～5t0時間內(nèi)粒子距x軸的最大距離； （3）若粒子能夠回到原點(diǎn)，求滿足條件的所有E0值。 （2）粒子t=時回到原點(diǎn)，軌跡如圖所示。 ， 得 又，所以。 粒子在t0-2t0時間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動，2t0－3t0時間內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則在時間內(nèi)粒子距x軸的最大距離：。 （3）如圖所示，設(shè)帶電粒子在x軸上方做圓周運(yùn)動的軌道半徑為r1，在x軸下方做圓周運(yùn)動的軌道半徑為r2，由幾何關(guān)系可知，要使粒子經(jīng)過原點(diǎn)，則必須滿足（n=1，2，3，…） ， 聯(lián)立以上解得 又由于 得（n=1，2，3，…） 2

6、． (2016·湖北聯(lián)考)如圖(a)所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場，現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷=1×106C/kg的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過×10-5s時間后，電荷以v0=1.5×104m/s的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場，磁場與紙面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖(b)所示規(guī)律周期性變化（圖(b)中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t=0時刻）。 （1）求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E和O點(diǎn)與直線MN之間的電勢差。 （2）求t=×10-5s時刻電荷與O點(diǎn)的水平距離； （3）如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋

7、板的時間。 【名師解析】（1）電荷在電場中做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)其在電場中運(yùn)動的時間為tE，有 v0=atE ， 又因?yàn)閝E=ma， 解得：E=。 將tE=×10-5s，=1×106C/kg，v0=1.5×104m/s代入解得：E=×104N/C=7.2×103N/C.。 由動能定理，qU=m v02， 解得：U=。 代入數(shù)據(jù)得：U=112.5V。 當(dāng)磁場垂直紙面向里時，設(shè)電荷運(yùn)動半徑為r2，由qv0B2=m 解得：r2==0.03m=3cm。 運(yùn)動周期：T2===×10-5s。 故電荷從t=0時刻開始做周期性運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡如圖J(a)所示。 t=×10-5s時

8、刻電荷與O點(diǎn)的水平距離：△d=2(r1-r2)=4 cm。 （3）電荷從第一次通過MN開始，其運(yùn)動的周期為： T=·×10-5s+4·×10-5s+×10-5s=×10-5s。 根據(jù)電荷的運(yùn)動情況可知，電荷到達(dá)擋板前運(yùn)動的完整周期數(shù)為15個，有：電荷沿ON運(yùn)動的距離：s=15△d=60 cm 最后7.5cm運(yùn)動軌跡如圖J（b）所示。 由r1+ r1cosα=7.5cm解得：cosα=0.5，α=60°。 電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板的時間： t=tE+15T+T1=×10-5s+15·×10-5s+·×10-5s=×10-5s=3.86×10-4s。 3.（2015上海五校聯(lián)

9、考）如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻；質(zhì)量為m＝0.2kg、阻值r＝0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L2＝4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強(qiáng)磁場中，該勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。（g=10m/s2） （1）保持ab棒靜止，在0～4s內(nèi)，通過金屬棒ab的電流多大？方向如何？ （2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點(diǎn)施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，求當(dāng)t＝2s時，外力F的大小和方向； （3）5s后，撤去外力F

10、，金屬棒將由靜止開始下滑，這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計(jì)算機(jī)，在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后，記下該時刻棒的位置，測出棒從靜止開始運(yùn)動到該位置過程中通過電阻R的電量為1.2C，求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。 【名師解析】（1）在0～4s內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律： 由閉合電路歐姆定律： 方向由a→b。 （3）ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，有： 產(chǎn)生的感應(yīng)電流 棒下滑至速度穩(wěn)定時，棒兩段電壓也恒定，此時ab棒受力平衡，有：

11、 解得： 通過電阻R的電量為，代入數(shù)據(jù)得S=2.4m 由動能定理，得 ∴ 4．（2016·四川綿陽）如圖（a），電阻不計(jì)的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌PX、QY相距L=0.5m，底端連接電阻R=2Ω，導(dǎo)軌平面傾斜角θ=30°，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T。質(zhì)量m=40g、電阻R=0.5Ω的金屬棒MN放在導(dǎo)軌上，金屬棒通過絕緣細(xì)線在電動機(jī)牽引下從靜止開始運(yùn)動，經(jīng)過時間t1=2s通過距離x=1. 5m，速度達(dá)到最大，這個過程中電壓表示數(shù)U0=8.0V，電流表示數(shù)I0=0.6A，示數(shù)穩(wěn)定，運(yùn)動過程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直

12、，細(xì)線始終與導(dǎo)軌平行且在同一平面內(nèi)，電動機(jī)線圈內(nèi)阻r0=0.5Ω，g=10m/s2.。求： （1）細(xì)線對金屬棒拉力的功率P多大？ （2）從靜止開始運(yùn)動的t1=2s時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量QR是多大？ （3）用外力F代替電動機(jī)沿細(xì)線方向拉金屬棒MN，使金屬棒保持靜止?fàn)顟B(tài)，金屬棒到導(dǎo)軌下端距離為d=1m。若磁場按照圖（b）規(guī)律變化，外力F隨著時間t的變化關(guān)系式？ 金屬棒從靜止開始運(yùn)動到達(dá)到最大速度過程中，設(shè)整個電路中產(chǎn)生的熱量為Q，由能量轉(zhuǎn)化和守恒得： Pt=mgxsinθ+m vm2+Q ， 解得 QR=0.224J （3）由圖可知 ：=0.4T/s。 設(shè)在t時刻，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B'，金屬棒中電動勢為E'，電流為I'，受到的安培力為F安'，則B'=(0.2+0.4t)（T） E’=Ld， F安' =B' I'L ， F=mgsinθ+F安' 聯(lián)立解得：F=mgsinθ+(0.2+0.4t) L2d 代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得 F = (0.016t + 0.208)（N）。 11