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2012届高考物理模拟试题及答案

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2014-04-08

解析:图甲中,ab棒以v0向右运动的过程中,电容器开始充电,充电中ab棒就减速,ab棒上的感应电动势减小,当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时,ab棒上无电流,从而做匀速运动;图乙中,由于R消耗能量,因此ab棒做减速运动,直至停止;图丙中,当ab棒向右运动时,产生的感应电动势与原电动势同向,因此作用在ab棒上的安培力使ab棒做减速运动,速度减为零后,在安培力作用下将向左加速运动,向左加速过程中,ab棒产生的感应电动势与原电动势反向,当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时,ab棒上无电流,从而向左匀速运动.所以B正确.

8.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直,长度为L的金属杆aO,已知ab=bc=cO=L/3,a、c与磁场中以O为圆心的同心圆金属轨道始终接触良好.一电容为C的电容器接在轨道上,如图所示,当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴,以角速度ω顺时针匀速转动时(  )

A.Uac=2Uab

B.Uac=2UbO

C.电容器带电量Q=49BL2ωC

D.若在eO间连接一个理想电压表,则电压表示数为零

答案:BC

解析:由金属杆转动切割磁感线产生的感应电动势

E=BLv=BLv2+v12=B•Lωr2+ωr12可得:

Uac=B•23Lvc+va2=B•23LωL3+ωL2=49BL2ω

Uab=B•13Lvb+va2=B•13Lω2L3+ωL2=518BL2ω

UbO=B•23Lvb+vO2=B•23Lω2L3+02=29BL2ω

可见,Uac=2Ub O

由于没有闭合回路,金属杆中只存在感应电动势,转动过程中给电容器充电,充电电压为Uac.有:

Q=CUac=49BL2ωC

若在eO间连接一个理想电压表,则电压表所测电压为UcO,故选项B、C正确

9.(2009•福建理综)如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(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,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l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,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程(  )

A.杆的速度最大值为F-μmgRB2d2

B.流过电阻R的电量为BdlR+r

C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量

D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量

答案:BD

解析:A选项中,当杆达到最大速度v时,其受力情况如图所示,在水平方向受拉力F、安培力F安=B2d2vR+r、滑动摩擦力f=μmg,三个力的合力为零,F-B2d2vR+r-μmg=0,解得v=F-μmgR+rB2d2;B选项中,平均电动势为E=ΔΦΔt,平均电流为I=ER+r=ΔΦR+rΔt,通过的电量q=I•Δt=ΔΦR+r,而ΔΦ=B•ΔS=Bdl,则q=ΔΦR+r=BdlR+r;C选项中,由动能定理得WF-Wf-W安=ΔEk;D选项中,由前式可得WF-W安=ΔEk+Wf>ΔEk.本题正确选项为B、D.

10.(2009•辽宁、宁夏理综)如图所示,一导体圆环位于纸面内,O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等、方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触,在圆心和圆环间连有电阻R,杆OM以匀角速度ω逆时针转动,t=0时恰好在图示位置.规定从a到b流经电阻R的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t=0开始转动一周的过程中,电流随ωt变化的图象是(  )

答案:C

解析:根据E=12BωL2和I=ER可知,导体切割磁感线产生的感应电流的大小是恒定的.根据右手定则,可知C项正确.

11.(2010•试题调研)如图所示,MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,匀强磁场的磁感线垂直导轨平面.导轨左端接阻值R=1.5 Ω的电阻,电阻两端并联一电压表,垂直导轨跨接一金属杆ab,ab的质量m=0.1 kg,电阻r=0.5 Ω.ab与导轨间动摩擦因数μ=0.5,导轨电阻不计,现用F=0.7 N的恒力水平向右拉ab,使之从静止开始运动,经时间t=2 s后,ab开始做匀速运动,此时电压表示数U=0.3 V.重力加速度g=10 m/s2.求:

(1)ab杆匀速运动时,外力F的功率;

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