2019-2020年高考物理二輪專題精煉 第一篇專題三 電學計算題巧練.doc

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2019-2020年高考物理二輪專題精煉 第一篇專題三 電學計算題巧練 1.如圖所示，AB是勻強電場中的一條水平線段，長度為L，它與電場方向成θ角，某時刻一質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的小球在電場中的A點由靜止釋放，小球沿直線AB運動到B點時離開電場，然后落到傾角為α的絕緣彈性斜面上的C點，C點距離AB高度為h，小球恰好能夠沿原路返回A點，已知重力加速度為g，求： (1)電場強度E的大??； (2)角α的正切值； (3)小球從A點出發(fā)到返回A點的時間． 2.電學中有些儀器經(jīng)常用到下述電子運動的物理原理．某一水平面內(nèi)有一直角坐標系xOy，x＝0和x＝L＝10 cm的區(qū)間內(nèi)有一沿x軸負方向的有理想邊界的勻強電場E1＝1.0104 V/m，x＝L和x＝3L的區(qū)間內(nèi)有一沿y軸負方向的有理想邊界的勻強電場E2＝1.0104 V/m，一電子(為了計算簡單，比荷取e/m＝21011C/kg)從直角坐標系xOy平面內(nèi)的坐標原點O以很小的速度進入勻強電場E1，計算時不計此速度且只考慮xOy平面內(nèi)的運動．求： (1)電子從O點進入到離開x＝3L處的電場所需的時間； (2)電子離開x＝3L處的電場時的y坐標； (3)電子離開x＝3L處的電場時的速度大小和方向． 3. 如圖所示，在矩形區(qū)域CDNM內(nèi)有沿紙面向上的勻強電場，場強的大小E＝1.5105 N/C；在矩形區(qū)域MNGF內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝0.2 T．已知CD＝MN＝FG＝0.6 m，CM＝MF＝0.20 m．在CD邊中點O處有一放射源，沿紙面向電場中各方向均勻地發(fā)射速率均為v0＝1.0106 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＝3.210－19 C，粒子可以無阻礙地通過邊界MN進入磁場，不計粒子的重力．求： (1)粒子在磁場中做圓周運動的半徑； (2)邊界FG上有粒子射出磁場的范圍的長度； (3)粒子在磁場中運動的最長時間． 4.如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道頂端連接有一阻值為R的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為 B．現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達軌道底端cd時受到軌道的支持力為2mg.整個過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計． (1)求棒到達最低點時通過電阻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動，則在到達ab的過程中拉力做的功為多少？ 電學計算題巧練 1．[解析](1)出電場后小球做平拋運動，小球在電場內(nèi)運動，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)小球在電場中運動的加速度： a＝＝gcot θ 故小球出電場時的速度：v0＝＝ 小球落到斜面上時，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，其速度方向與斜面垂直，所以 tan α＝＝. (3)小球在電場中做勻加速運動，故小球在電場中運動的時間t1＝＝ 出電場后小球在豎直方向做自由落體運動，落到斜面上的時間為t2＝ 所以往返時間： T＝2(t1＋t2)＝2. [答案]見解析 2．[解析]設(shè)電子離開邊界x＝L時的位置記為P點，離開邊界x＝3L時的位置記為Q點，則 (1)vP＝＝2107 m/s， t1＝＝110－8s 運動到Q點時：t2＝＝110－8s 所以總時間為t＝t1＋t2＝210－8s. (2)電子從P點運動到Q點時： yQ＝t＝0.1 m. (3)電子離開x＝3L處的電場時： vx＝vP＝2107 m/s vy＝t2＝2107m/s vQ＝＝2107 m/s Q點處速度方向與x軸正方向的夾角為θ，則tan θ＝，解得θ＝45. [答案]見解析 3．[解析](1)設(shè)帶電粒子射入磁場時的速度為v，由動能定理得qECM＝mv2－mv， 解得v＝2106m/s 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，有 qvB＝m r＝＝0.2 m. (2)如圖所示，垂直電場方向射入電場中的粒子在該方向的位移最大，離開電場時，設(shè)其速度方向與電場方向的夾角為θ1 粒子在電場中的加速度大小為a＝ 沿電場方向的位移y1＝at2＝CM 垂直電場方向的位移x1＝v0t＝m 離開電場時sin θ1＝＝，θ1＝30 因為x1＋r(1－cos 30)<0.30 m 上述粒子從S點射入磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界FG射出時的位置P即為射出范圍的左邊界，且PS⊥MN；垂直MN射入磁場的粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好與邊界FG相切，切點Q是射出范圍的右邊界，帶電粒子從邊界FG射出磁場時的范圍的長度為 l＝x1＋r＝m≈0.43 m. (3)帶電粒子在磁場中運動的周期 T＝＝6.2810－7s 帶電粒子在磁場中運動時，沿O′QR運動的軌跡最長，運動的時間最長 sin θ2＝＝，θ2＝30 即帶電粒子在磁場中運動的最大圓心角為120，對應(yīng)的最長時間為t＝T＝＝2.0910－7s. [答案](1)0.2 m　(2)0.43 m　(3)2.0910－7s 4．[解析](1)到達最低點時，設(shè)棒的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為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)電動勢為，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＋