2019高考物理二輪 第二部分 電學(xué)3大題型押題練（三）

電學(xué)3大題型押題練（三） 1．一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存在著若干個(gè)如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔，豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限長。已知每一電場區(qū)的場強(qiáng)大小相等，方向均豎直向上，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．小球在水平方向一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．若電場強(qiáng)度大小等于，則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時(shí)間均相等 C．若電場強(qiáng)度大小等于，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時(shí)間均相等 D．小球經(jīng)過每個(gè)電場區(qū)過程機(jī)械能的減少量相等 解析：選C　將小球的運(yùn)動(dòng)沿著水平方向和豎直方向正交分解，水平方向不受外力，以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；豎直方向，小球在無電場區(qū)只受重力，加速度大小為g，方向豎直向下，在電場區(qū)除受重力外，還受到向上的恒定的電場力作用，加速度的大小和方向取決于合力的大小和方向，當(dāng)電場強(qiáng)度等于時(shí)，電場力等于mg，故在電場區(qū)小球所受的合力為零，豎直方向的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)，而在無電場區(qū)小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，故經(jīng)過每個(gè)電場區(qū)，小球的速度均不等，因而小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時(shí)間均不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)電場強(qiáng)度等于時(shí)，電場力等于2mg，故在電場區(qū)小球所受的合力大小為mg，方向豎直向上，加速度大小等于g，方向豎直向上，則在經(jīng)過第一無電場區(qū)時(shí)：y＝gt12，v1＝gt1，經(jīng)過第一電場區(qū)時(shí)：y＝v1t2－gt22，v2＝v1－gt2，聯(lián)立解得t1＝t2，v2＝0；接下來小球的運(yùn)動(dòng)重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng)，即每次通過無電場區(qū)時(shí)豎直方向都是做自由落體運(yùn)動(dòng)，每次通過電場區(qū)時(shí)豎直方向都是做末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時(shí)間相同，選項(xiàng)B正確；小球經(jīng)過每個(gè)電場區(qū)機(jī)械能的減少量等于克服除重力外其他力做的功，由于每個(gè)電場區(qū)的電場力及豎直高度都相同，故小球經(jīng)過每個(gè)電場區(qū)過程機(jī)械能的減少量相等，選項(xiàng)D正確。 2．[多選]某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電線太長，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的電磁感應(yīng))。在輸送功率相同時(shí)，第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P1，第二次采用如圖所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與學(xué)生電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P2。下列說法正確的是(　　) A．前后兩次實(shí)驗(yàn)都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電 B．實(shí)驗(yàn)可以證明，T1采用升壓變壓器能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失 C．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n1∶n2 D．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n12∶n22 解析：選BD　變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實(shí)驗(yàn)只能研究遠(yuǎn)距離交流輸電，故A錯(cuò)誤；第一次實(shí)驗(yàn)，輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R；第二次實(shí)驗(yàn)，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，所以＝＝，故D正確，C錯(cuò)誤；由上述分析知>1時(shí)，P2<P1，即實(shí)驗(yàn)可以證明，T1采用升壓變壓器能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失，故B正確。 3.[多選]如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy中，第一象限和第二象限內(nèi)存在著方向垂直xOy平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，A、C兩點(diǎn)在x軸上，且OA＝OC。一帶電粒子P(不計(jì)重力)從A點(diǎn)以速率v沿y軸正方向垂直射入磁場，經(jīng)時(shí)間t恰好從C點(diǎn)射出磁場。若與粒子P相同的粒子Q從A點(diǎn)以速率v沿xOy平面射入磁場，則(　　) A．粒子Q帶負(fù)電 B．粒子Q的比荷＝ C．粒子Q到達(dá)＋y軸上某點(diǎn)D時(shí)與x軸間的距離最大值為 D．粒子Q在恰好不到達(dá)y軸的情況下通過x軸上的點(diǎn)與原點(diǎn)O間的距離為 解析：選BCD　粒子P從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半周到達(dá)C點(diǎn)，根據(jù)左手定則可知粒子P帶正電，與粒子P相同的粒子Q也帶正電，A錯(cuò)誤；對粒子P，有T＝，而T＝2t，得＝，B正確；對粒子P，有OA＝r＝，對粒子Q，有R＝＝r，當(dāng)AD＝2R＝r時(shí)，D點(diǎn)與x軸間的距離最大，如圖所示，由幾何關(guān)系知最大距離為r＝，C正確；粒子Q在恰好不到達(dá)y軸的情況下即在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸恰好相切時(shí)，通過x軸上的點(diǎn)E與原點(diǎn)O間的距離為r－2(r－R)＝，D正確。 4．如圖(a)是一簡易多用電表的電路圖，其表盤如圖(b)所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的中間刻度，但上排刻度線對應(yīng)數(shù)據(jù)未標(biāo)出。已知該多用電表的表頭選用的是內(nèi)阻RA＝10 Ω、滿偏電流IA＝10 mA的電流表。 為測量該多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到一只電阻箱，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： ①將選擇開關(guān)接“2”，紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏； ②將紅、黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電表指針在C處，此時(shí)電阻箱的示數(shù)如圖(c)所示。 (1)根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，此多用電表C處刻度對應(yīng)的阻值為________Ω，電表內(nèi)電源的電動(dòng)勢為________V。 (2)若將選擇開關(guān)接“1”，指針指在圖(b)所示位置，其讀數(shù)為________mA。 (3)將一未知阻值的電阻，接在已經(jīng)歐姆調(diào)零的該多用電表兩表筆之間，指針仍指在圖(b)所示位置，則該未知電阻的阻值為________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)由題圖(c)可知，電阻箱示數(shù)為0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；指針指在C處時(shí)，電流表示數(shù)為5 mA＝0.005 A，C處刻度對應(yīng)的阻值為中值電阻，由上可知為150 Ω，電源電動(dòng)勢E＝I·2R＝0.005×2×150 V＝1.5 V。 (2)選擇開關(guān)接“1”時(shí)，電表的量程為10 mA，則題圖(b)對應(yīng)刻度的最小分度為0.2 mA，故讀數(shù)為：6.8 mA。 (3)由題意可知，此時(shí)電路中的電流值為I＝6.8 mA，而電表內(nèi)電源的電動(dòng)勢為E＝ 1.5 V，由(1)中分析可知，電表歐姆擋的內(nèi)阻為R內(nèi)＝150 Ω，所以待測電阻的阻值為R′＝ －R內(nèi)＝Ω≈71 Ω。 答案：(1)150　1.5　(2)6.8　(3)71 5.如圖所示，ab和cd是兩條豎直固定的光滑平行金屬導(dǎo)軌，MN和M′N′是用絕緣細(xì)線連接的兩根金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m，用豎直向上、大小未知的外力F作用在桿MN中點(diǎn)，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長，間距為L，電阻可忽略，兩桿總電阻為R，與導(dǎo)軌始終接觸良好，重力加速度為g。t＝0時(shí)刻，將細(xì)線燒斷，保持力F不變。 (1)細(xì)線燒斷后任意時(shí)刻，求兩桿運(yùn)動(dòng)的速度大小之比； (2)若桿MN運(yùn)動(dòng)至速度最大時(shí)發(fā)生的位移為s，該過程中通過金屬桿橫截面的電荷量q和電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q各為多少？ 解析：(1)以兩桿為研究對象，初始兩桿水平靜止，則所受合外力為零，有F＝3mg 細(xì)線燒斷后桿MN向上運(yùn)動(dòng)，桿M′N′向下運(yùn)動(dòng)，任意時(shí)刻，兩桿中感應(yīng)電流等大反向，所受安培力等大反向，故兩桿所受合外力仍為零，動(dòng)量守恒，有 mv1－2mv2＝0 故兩桿運(yùn)動(dòng)的速度大小之比為v1∶v2＝2∶1。 (2)設(shè)兩桿的最大速度分別為v1m和v2m，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有mv1m－2mv2m＝0 桿M′N′的最大速度為v2m＝v1m 此過程中桿M′N′的位移大小為s2＝s 該過程中穿過回路的磁通量變化量 ΔΦ＝BL 通過金屬桿橫截面的電荷量 q＝＝ 該過程中安培力為變力，根據(jù)動(dòng)能定理 對桿MN，有 WF－mgs－W安1＝mv1m2 對桿M′N′，有 2mg·s－W安2＝×2m2 又WF＝3mgs W安1＋W安2＝Q 當(dāng)桿的速度最大時(shí)，對桿MN，有 F－mg－F安1m＝0 而F＝3mg，F(xiàn)安1m＝BLIm Im＝，E＝BL(v1m＋v2m)＝BLv1m 解得v1m＝ 該過程電路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q＝3mgs－。 答案：(1)2∶1　(2)　3mgs－ 5