2022年高考物理二輪專題精煉 第一篇專題三 電學(xué)計(jì)算題巧練

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1、 2022年高考物理二輪專題精煉 第一篇專題三 電學(xué)計(jì)算題巧練 1.如圖所示，AB是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一條水平線段，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，它與電場(chǎng)方向成θ角，某時(shí)刻一質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的小球在電場(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放，小球沿直線AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)離開電場(chǎng)，然后落到傾角為α的絕緣彈性斜面上的C點(diǎn)，C點(diǎn)距離AB高度為h，小球恰好能夠沿原路返回A點(diǎn)，已知重力加速度為g，求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小； (2)角α的正切值； (3)小球從A點(diǎn)出發(fā)到返回A點(diǎn)的時(shí)間． 2.電學(xué)中有些儀器經(jīng)常用到下述電子運(yùn)動(dòng)的物理原理．某一水平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，x＝

2、0和x＝L＝10 cm的區(qū)間內(nèi)有一沿x軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1＝1.0×104 V/m，x＝L和x＝3L的區(qū)間內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2＝1.0×104 V/m，一電子(為了計(jì)算簡(jiǎn)單，比荷取e/m＝2×1011C/kg)從直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)的坐標(biāo)原點(diǎn)O以很小的速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，計(jì)算時(shí)不計(jì)此速度且只考慮xOy平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)．求： (1)電子從O點(diǎn)進(jìn)入到離開x＝3L處的電場(chǎng)所需的時(shí)間； (2)電子離開x＝3L處的電場(chǎng)時(shí)的y坐標(biāo)； (3)電子離開x＝3L處的電場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向．

3、 3. 如圖所示，在矩形區(qū)域CDNM內(nèi)有沿紙面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)的大小E＝1.5×105 N/C；在矩形區(qū)域MNGF內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.2 T．已知CD＝MN＝FG＝0.6 m，CM＝MF＝0.20 m．在CD邊中點(diǎn)O處有一放射源，沿紙面向電場(chǎng)中各方向均勻地發(fā)射速率均為v0＝1.0×106 m/s的某種帶正電的粒子，粒子質(zhì)量m＝6.4 ×10－27kg，電荷量q＝3.2×10－19 C，粒子可以無(wú)阻礙地通過邊界MN進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力．求： (1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑； (2)邊界FG上有粒子射出磁場(chǎng)的范圍的長(zhǎng)

4、度； (3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間． 4.如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道頂端連接有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B．現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg.整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)． (1)求棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)通過電阻R的電流； (2)求棒從ab下滑到cd的過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過R的電荷量； (3)若棒在拉力作用下，從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則

5、在到達(dá)ab的過程中拉力做的功為多少？ 電學(xué)計(jì)算題巧練 1．[解析](1)出電場(chǎng)后小球做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，受力如圖：其速度方向是水平的，即合外力是水平的，由qEsin θ＝mg得： E＝. (2)小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度： a＝＝gcot θ 故小球出電場(chǎng)時(shí)的速度：v0＝＝ 小球落到斜面上時(shí)，在豎直方向獲得的速度： v′＝ 小球與斜面碰撞后沿原路返回，可知小球與斜面碰撞時(shí)，其速度方向與斜面垂直，所以 tan α＝＝. (3)小球在電場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng)，故小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝＝ 出電場(chǎng)后小球在豎直方

6、向做自由落體運(yùn)動(dòng)，落到斜面上的時(shí)間為t2＝ 所以往返時(shí)間： T＝2(t1＋t2)＝2. [答案]見解析 2．[解析]設(shè)電子離開邊界x＝L時(shí)的位置記為P點(diǎn)，離開邊界x＝3L時(shí)的位置記為Q點(diǎn)，則 (1)vP＝＝2×107 m/s， t1＝＝1×10－8s 運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)：t2＝＝1×10－8s 所以總時(shí)間為t＝t1＋t2＝2×10－8s. (2)電子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)： yQ＝··t＝0.1 m. (3)電子離開x＝3L處的電場(chǎng)時(shí)： vx＝vP＝2×107 m/s vy＝·t2＝2×107m/s vQ＝＝2×107 m/s Q點(diǎn)處速度方向與x軸正方向的夾角為θ，則t

7、an θ＝，解得θ＝45°. [答案]見解析 3．[解析](1)設(shè)帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理得qE·CM＝mv2－mv， 解得v＝2×106m/s 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有 qvB＝m r＝＝0.2 m. (2)如圖所示，垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)中的粒子在該方向的位移最大，離開電場(chǎng)時(shí)，設(shè)其速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為θ1 粒子在電場(chǎng)中的加速度大小為a＝ 沿電場(chǎng)方向的位移y1＝at2＝CM 垂直電場(chǎng)方向的位移x1＝v0t＝m 離開電場(chǎng)時(shí)sin θ1＝＝，θ1＝30° 因?yàn)閤1＋r(1－cos 30°)<0.30 m 上述粒子從S點(diǎn)射入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從邊

8、界FG射出時(shí)的位置P即為射出范圍的左邊界，且PS⊥MN；垂直MN射入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好與邊界FG相切，切點(diǎn)Q是射出范圍的右邊界，帶電粒子從邊界FG射出磁場(chǎng)時(shí)的范圍的長(zhǎng)度為 l＝x1＋r＝m≈0.43 m. (3)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期 T＝＝6.28×10－7s 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿O′QR運(yùn)動(dòng)的軌跡最長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng) sin θ2＝＝，θ2＝30° 即帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大圓心角為120°，對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)時(shí)間為t＝T＝＝2.09×10－7s. [答案](1)0.2 m　(2)0.43 m　(3)2.09×10－7s 4．[解析](1)到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)棒的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，感應(yīng)電流為I，則2mg－mg＝m E＝BLv I＝， 聯(lián)立解得速度v＝，I＝. (2)設(shè)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律有 Q＝mgr－mv2 得Q＝mgr 設(shè)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，平均感應(yīng)電流為，通過R的電荷量為q， 則＝，＝，q＝×Δt， 解得q＝. (3)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生正弦交變電流的有效值I′＝，在四分之一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q′＝I′2R·，設(shè)拉力做的功為WF，由功能關(guān)系WF－mgr＝Q′， 解得WF＝mgr＋. [答案](1)　(2)mgr　 (3)mgr＋