專題14 電學中三大觀點的綜合應用（測試）（原卷版）-2024年高考物理二輪復習講練測（新教材新高考）

專題14電學中三大觀點的綜合應用（考試時間：75分鐘試卷滿分：100分）一、單項選擇題（本題共12小題，每小題5分，共60分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分）1．（2024·河南·統(tǒng)考二模）如圖所示，一個質量為m、電阻為R、邊長為L的正方形金屬線框abcd，放在光滑絕緣水平面上，空間存在一磁感應強度為B、方向豎直向下的有界勻強磁場，磁場的左右邊界剛好和線框的ab邊、cd邊重合?，F在線框cd的中點加一水平向右的恒力F，使線框從圖示位置由靜止開始水平向右運動。已知經過時間t，線框的ab邊剛好向右運動到磁場的右邊界處，此時線框的速度大小為v。若在同一時間t內，線框內產生的熱量與一恒定電流I在該線框內產生的熱量相同，則關于該恒定電流I的表達式，下列正確的是（

）A．B．C．D．2．（2024·安徽·校聯考模擬預測）如圖所示，相距為足夠長的光滑平行金屬導軌、水平放置，在兩導軌間左側連接一阻值為的定值電阻，右側連接一最大阻值為的滑動變阻器.兩導軌間存在著豎直向下的勻強磁場.一長為、電阻值為的導體棒在外力作用下以速度勻速向右運動.金屬導軌電阻不計，導體棒與兩導軌接觸良好且始終垂直.現緩慢滑動的滑片，使接入電路中的阻值從0開始逐漸增大。下列說法正確的是（

）A．中的電流方向為到，且電流大小逐漸增大B．當接入電路中的阻值時，中的電流最大且為C．當接入電路中的阻值時，兩電阻、的電功率之和最大且為D．當接入電路中的阻值時，拉力的功率為3．（2023·江蘇鹽城·鹽城中學?？寄M預測）磁懸浮列車是高速低耗交通工具，如圖（a）所示，它的驅動系統(tǒng)簡化為如圖（b）所示的物理模型。固定在列車底部的正方形金屬線框的邊長為L。匝數為N。總電阻為R；水平面內平行長直導軌間存在磁感應強度均為B、方向交互相反、邊長均為L的正方形組合勻強磁場。當磁場以速度v勻速向右移動時，可驅動停在軌道上的列車。在懸浮狀態(tài)下，列車運動時受到恒定的阻力，則（）

A．圖示時刻線框中感應電流沿逆時針方向B．列車剛啟動時線框中的感應電動勢大小為C．列車速度為v'時線框受到的安培力大小為D．列車的最大速度為4．（2023·山東濱州·統(tǒng)考二模）圖1是電磁炮結構圖，其原理可簡化為圖2，、是光滑水平導軌，直流電源連接在兩導軌左端，銜鐵P放置在兩導軌間，彈丸放置在P的右側（圖中未畫出）．閉合開關K后，電源、導軌和銜鐵形成閉合回路，通過導軌的電流產生磁場，銜鐵P在安培力作用下沿導軌加速運動．已知電源的電動勢大小為E，銜鐵P與彈丸總質量為m，整個電路的總電阻恒為R，兩導軌間距為L，導軌間的磁場可認為是垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度的大小與通過導軌的電流成正比，即．某時刻，銜鐵P的速度大小為v，此時銜鐵P的加速度大小為（

）．A． B． C． D．5．（2023·河北石家莊·統(tǒng)考三模）如圖所示，一空心鋁管與水平面成角傾斜固定放置?，F把一枚質量為m、直徑略小于鋁管直徑的圓柱形小磁塊從上端管口無初速度放入管中，小磁塊從下端口落出時的速度為v，已知該鋁管長度為l，小磁塊和管間的摩擦力是小磁塊重力的k倍，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．小磁塊做勻加速直線運動B．小磁塊在運動過程中，鋁管和小磁塊產生的熱量為C．小磁塊在運動過程中，小磁塊產生的熱量為D．小磁塊在運動過程中，小磁塊受到的重力和摩擦力的總沖量為mv6．（2023·浙江紹興·統(tǒng)考模擬預測）如圖所示，AOC是光滑的直角金屬導軌，AO豎直，OC水平。質量分布均勻的金屬棒ab長度為L，質量為m，電阻為R，兩端置于導軌內。設金屬桿與豎直導軌夾角為θ，當θ=30°時靜止釋放金屬桿。已知空間存在著磁感應強度大小為B的勻強磁場，方向垂直紙面向里，不計金屬導軌的電阻，則（）A．回路中感應電流方向始終為逆時針方向B．整個過程中，ab棒產生的焦耳熱為mgLC．當θ=60°時，若a點速度大小為v，則b點速度大小為2vD．在θ=30°到θ=45°過程中通過ab棒的電荷量為7．（2023·浙江寧波·鎮(zhèn)海中學校聯考一模）如圖，質量為0.1kg的方形鋁管靜置在足夠大的絕緣水平面上，現使質量為0.2kg的條形磁鐵（條形磁鐵橫截面比鋁管管內橫截面?。┮詖=3m/s的水平初速度自左向右穿過鋁管，忽略一切摩擦，不計管壁厚度。則（）

A．磁鐵穿過鋁管過程中，鋁管受到的安培力可能先水平向左后水平向右B．磁鐵穿過鋁管后，鋁管速度可能為4m/sC．磁鐵穿過鋁管正中央時，鋁管加速度為零D．磁鐵穿過鋁管過程所產生的熱量可能達到0.2J8．（2023·湖南·校聯考模擬預測）如圖所示，正方形勻質剛性金屬框（形變量忽略不計），邊長為，質量為，距離金屬框底邊處有一方向水平、垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度。磁場區(qū)域上下邊界水平，高度為，左右寬度足夠大。把金屬框在豎直平面內以的初速度水平無旋轉地向右拋出，金屬框恰好能勻速通過磁場，不計空氣阻力，取。下列說法不正確的是（）A．剛性金屬框電阻為B．通過磁場的整個過程中，金屬框的兩條豎直邊都不受安培力作用C．通過磁場的過程中，克服安培力做功為D．改變平拋的初速度大小，金屬框仍然能勻速通過磁場9．（2023·北京海淀·中關村中學?？既＃┤鐖D所示的天平可用來測定磁感應強度B。天平的右臂下面掛有一個電阻為R的矩形線圈，線圈寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面。當線圈中通有電流I時，在天平左、右兩邊加上質量各為、的砝碼，天平平衡。當電流反向（大小不變）時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平重新平衡。若在此時剪斷細線，矩形線圈將由靜止下落，經一段時間，線圈的上邊離開磁感應強度為B的勻強磁場前瞬間的速度為v，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）

A．B大小為B．B大小為C．剪斷細線后，線圈上邊剛離開磁場前產生的感應電動勢為D．線圈離開磁場前瞬間，感應電流的電功率10．（2023·安徽合肥·合肥市第八中學?？寄M預測）如圖所示，間距為L=1m的足夠長光滑平行金屬導軌間存在垂直于導軌平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B=1T。導軌左側有兩個開關S1、S2，S1與一個電容C=1F的電容器串聯，S2與一個阻值R=2Ω的定值電阻串聯。一質量為m=1kg電阻不計的導體棒垂直導軌放置，閉合開關S1斷開S2，導體棒在恒力F的作用下由靜止開始運動，t=2s時導體棒速度v0=4m/s，此時斷開開關S1、閉合S2，并撒去F。下列說法正確的是（）

A．恒力F的大小為2NB．t=2s時，電容器極板所帶電荷量為2CC．t=2s至導體棒停下的過程中，電阻R上的電流方向為b→aD．從0時刻起至導體棒最終停下，導體棒運動的總位移為12m11．（2023·江蘇·模擬預測）如圖，空間等距分布無數個垂直紙面向里的勻強磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度大小，每一條形磁場區(qū)域寬度及相鄰條形磁場區(qū)域間距均為?，F有一個邊長、質量，電阻的單匝正方形線框，以的初速度從左側磁場邊緣水平進入磁場，下列說法正確的是（

）A．線框剛進入第一個磁場區(qū)域時，加速度大小為B．線框穿過第一個磁場區(qū)域過程中，通過線框的電荷量為C．線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產生的焦耳熱為D．線框從開始進入磁場到豎直下落過程中能穿過5個完整磁場區(qū)域12．（2023·湖南永州·統(tǒng)考一模）如圖所示，間距的粗糙傾斜金屬軌道與水平面間的夾角，在其頂端與阻值為的定值電阻相連，間距相同的光滑金屬軌道固定在水平面上，兩軌道都足夠長且在處平滑連接，至間是光滑絕緣帶，保證傾斜軌道與水平軌道間電流不導通。傾斜軌道處有垂直軌道向上、磁感應強度大小為的勻強磁場，水平軌道處有豎直向上。磁感應強度大小為的勻強磁場。兩根導體棒1、2的質量均為，兩棒接入電路部分的電阻均為，初始時刻，導體棒1放置在傾斜軌道上，且距離足夠遠，導體棒2靜置于水平軌道上，已知傾斜軌道與導體棒1間的動摩擦因數，。現將導體棒1由靜止釋放，運動過程中未與導體棒2發(fā)生碰撞。，，重力加速度，兩棒與軌道始終垂直且接觸良好，導軌電阻不計。下列說法正確的是（

）

A．導體棒1滑至瞬間的速度大小為B．導體棒1滑至瞬間，導體棒2的加速度大小為C．穩(wěn)定時，導體棒2的速度大小為D．整個運動過程中通過導體棒2的電荷量為0.32C二、多項選擇題（本題共2小題,每小題5分,共10分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分）13．（2024·云南大理·云南省下關第一中學校聯考模擬預測）（多選）如圖所示，圖甲中虛線下方有垂直紙面向里的勻強磁場，圖乙中虛線邊界上、下方有方向相反的勻強磁場，磁感應強度大小均相同?，F有兩個完全相同的正方形金屬線框P和Q分別從不同高度靜止下落，兩線框都剛好勻速經過虛線邊界，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）

A．P、Q金屬框經過虛線邊界過程，金屬框上產生的熱量之比為1：1B．P、Q金屬框初始位置距磁場虛線邊界的距離之比為4：1C．P、Q金屬框經過虛線邊界過程，受到的安培力之比為2：1D．P、Q金屬框經過虛線邊界過程，流過金屬框橫截面的電量之比為1：214．（2024·江西贛州·贛州中學?？寄M預測）（多選）如圖，傾角的足夠長傳送帶向上勻速傳動，與傳送帶運動方向垂直的虛線MN與PQ間存在垂直傳送帶向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B。質量為m、邊長為L的正方形單匝導線框abcd隨傳送帶一起向上運動；經過一段時間，當線框ab邊越過虛線MN進入磁場后，線框與傳送帶間發(fā)生相對運動；當線框完全進入磁場時，速度大小變?yōu)榫€框ab邊剛進入磁場時速度大小的，當線框ab邊到達虛線PQ處時，線框恰好與傳送帶相對靜止。已知兩虛線間距離為，線框的阻值為R，線框與傳送帶間的動摩擦因數，重力加速度為g，整個過程中線框ab邊始終與兩虛線平行，下列說法正確的是（）A．穿過磁場過程中，線框的最小速度不小于B．線框從開始進入磁場到開始離開磁場的過程中，摩擦力的沖量為C．傳送帶的速度大小為D．線框離開磁場的過程中產生的焦耳熱為三、計算題（本題包括3小題，10分+10分+10分共30分，解答過程請寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結果的不得分）15．（2024·河南·統(tǒng)考二模）如圖所示，兩條相距為d的光滑平行金屬導軌固定在同一絕緣水平面內，其左端接一阻值為R的電阻，一與導軌垂直的金屬棒置于兩導軌上。在電阻、導軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，在該區(qū)域中存在豎直向下的均勻磁場，磁感應強度大小B隨時間t的變化關系為B=kt，式中k為常量、且k>0。在金屬棒右側還有一寬度為L勻強磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界為ab（虛線）、右邊界為cd（虛線），邊界ab和cd均與導軌垂直，該勻強磁場的磁感應強度大小為B0，方向也豎直向下。金屬棒通過平行于導軌的絕緣細線跨過光滑輕質定滑輪與一物體相連。開始時，用手托著物體靜止不動，使連接金屬棒的細線處于水平伸直狀態(tài)?，F突然把手撤去，金屬棒從靜止開始向右運動，在某一時刻（此時t=0）恰好以速度v越過ab，此后金屬棒在磁場B0中向右做勻速直線運動。設金屬棒與導軌始終相互垂直并接觸良好，金屬棒和兩導軌的電阻均忽略不計；金屬棒向右運動過程中，物體始終在空中運動；重力加速度為g。求：（1）金屬棒從ab運動到cd的過程中，通過金屬棒的電流大??；（2）物體的質量；（3）金屬棒從ab運動到cd的過程中，物體重力勢能的減少量；（4）金屬棒從ab運動到cd的過程中，阻值為R的電阻上產生的熱量。

16．（2024·浙江紹興·浙江省新昌中學?？寄M預測）如圖所示，豎直平面內有間距為l的固定平行金屬導軌M和N，其下端通過開關S1連接電阻R，通過單刀雙擲開關S2連接電容C和內外半徑分別r1和r2的金屬環(huán)，金屬環(huán)位于同一豎直平面內。在兩導軌虛線框內和在兩金屬環(huán)間，存在相同的、方向垂直導軌平面、大小為B的勻強磁場。電阻為R、質量為m、長為l的兩相同的導體棒ab和cd，ab通過勁度系數為k的絕緣輕質彈簧相連，當開關S1和S2斷開時，ab位于靠近磁場上邊界處（但在磁場內），處于水平靜止狀態(tài)并與導軌接觸良好；cd置于兩金屬環(huán)上，且繞過圓心O的軸以角速度勻速旋轉。已知k=400N/m，m=1kg，l=1m，B=2T，R=0.5，C=0.25F，ω=5rad/s，r1=0.1m，r2=0.9m，不計其它電阻和摩擦阻力，棒ab始終在導軌所在平面內運動，g取10m/s2。（1）S1斷開，S2擲向2，求電容器所帶電荷量的大小q；（2）S1斷開，S2擲向1時ab棒以v=1.0m/s的速度豎直向上運動離開磁場時，求此時電容器所帶電荷量的大小q′，并判斷cd的旋轉方向；（3）ab棒再進磁場前斷開S2，接通S1，ab在磁場內運動至距磁場上邊界0.04m處時速度為零，求此過程中電阻R消耗的焦耳熱。（提示:彈簧伸長量為時，其彈性勢能，導體棒ab在運動過程中彈簧末超出彈性限度）17．（2024·浙江·校聯考一模）如圖所示，在光滑水平面上建立坐標系，在左右兩側分別存在著Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)勻強磁場