2012高考物理备战系列 物理计算——专家预测2.doc

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1、物理计算1.如图甲所示,竖直放置的金属板A、B中间开有小孔,小孔的连线沿水平放置的金属板C、D的中间线,粒子源P可以间断地产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子(初速不计),粒子在A、B间被加速后,再进入金属板C、D间偏转并均能从此电场中射出.已知金属板A、B间的电压UAB=U0,金属板C、D长度为L,间距d=L/3.两板之间的电压UCD随时间t变化的图象如图乙所示.在金属板C、D右侧有二个垂直纸面向里的均匀磁场分布在图示的半环形带中,该环带的内、外圆心与金属板C、D的中心O点重合,内圆半径Rl=L/3,磁感应强度B0=.已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期(电场变化的周期T未知)

2、,粒子重力不计.解：（１）设粒子进入偏转电场瞬间的速度为v0，对粒子加速过程由动能定理得2分进入偏转电场后，加速度1分设运动时间为t，则有1分只有t=T/2时刻进入偏转电场的粒子，垂直于极板方向偏移的距离最大1分37用心爱心专心OCDv1v2vv0RR1R2（２）t=时刻进入偏转电场的粒子刚好不能穿出磁场时的环带宽度为磁场的最小宽度．设粒子进入磁场时的速度为v，对粒子的偏转过程有1分解得1分在磁场中做圆周运动的半径为1分如图所示，设环带外圆半径为R2，1分解得R2=L1分所求d=R2-R1=1分（３）微粒运动轨迹如图所示，2．如图所示，A为位于一定高度处的质量为m、带电荷量为+q的小球，B为位

3、于水平地面上的质量为M的用特殊材料制成的长方形空心盒子，且M=2m，盒子与地面间的动摩擦因数=0.2，盒内存在着竖直向上的匀强电场，场强大小E=2mg/q，盒外没有电场．盒子的上表面开有一系列略大于小球的小孔，孔间距满足一定的关系，使得小球进出盒子的过程中始终不与盒子接触．当小球A以1m/s的速度从孔1进入盒子的瞬间，盒子B恰以v1=6m/s的初速度向右滑行．已知盒子通过电场对小球施加的作用力与小球通过电场对盒子施加的作用力大小相等、方向相反．设盒子足够长，取重力加速度g=10m/s2，小球恰能顺次从各个小孔进出盒子，且不与盒子底部相碰。试求：37用心爱心专心(1）小球A从第一次进入盒子到第二

4、次进入盒子所经历的时间；(2）盒子上至少要开多少个小孔，才能保证小球始终不与盒子接触；(3)从小球第一次进入盒子至盒子停止运动的过程中，盒子通过的总路程．（3）小球第一次在盒内运动的过程中，盒子前进的距离为（1分）小球第一次从盒子出来时，盒子的速度（1分）小球第一次在盒外运动的过程中，盒子前进的距离为（1分）小球第二次进入盒子时，盒子的速度（1分）小球第二次在盒子内运动的过程中，盒子前进的距离为（1分）37用心爱心专心小球第二次从盒子出来时，盒子的速度（1分）小球第二次在盒外运动的过程中，盒子前进的距离为（1分）分析上述各组数据可知，盒子在每个周期内通过的距离为一等差数列，公差d＝0.12m．

5、且当盒子停下时，小球恰要进入盒内，最后0.2s内盒子通过的路程为0.04m．所以从小球第一次进入盒子至盒子停止运动的过程中，盒子通过的总路程为（2分）OabxyrΦ解：（1）粒子在电场中加速，根据动能定理得：………………（3分）所以………………（3分）（2）粒子进入磁场后，受洛伦兹力做匀速圆周运动，37用心爱心专心有………………（2分）要使粒子不能到达大圆周，其最大的圆半径为轨迹圆与大圆周相切，如图．则有………………（2分）所以联立解得………………（2分）4.如图（a）所示，在xOy竖直平面直角坐标系中，有如图（b）所示的随时间变化的电场，电场范围足够大，方向与y轴平行，取竖直向上为正方向；同

6、时也存在如图（c）所示的随时间变化的磁场，磁场分布在x1≥x≥0、y1≥y≥－y1的虚线框内，方向垂直坐标平面，并取向内为正方向。在t=0时刻恰有一质量为m=4×10-5kg、电荷量q：1×10-4C的带正电小球以v0=4m／s的初速度从坐标原点沿x轴正向射入场区，并在0.15s时间内做匀速直线运动，g取10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：（1）磁感应强度昂的大小；（2）0.3s末小球速度的大小及方向：（3）为确保小球做完整的匀速圆周运动，x1和y1的最小值是多少?37用心爱心专心（3）由图（b）、图（c）可知，0.3s以后，粒子所受电场力与重力平衡，粒子在洛仑兹

7、力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律解得………………⑦（1分）由几何知识可得粒子做匀速圆周运动的圆心坐标为…………⑧（3分）37用心爱心专心………………⑨（3分）所以………………⑩（1分）………………（11）（1分）解：（1）设某时刻ab的速度为v则感应电动势E=BLv①电流强度②棒所受安培力③则由牛顿第二定律得④当a=0时，有⑤（2）设t时刻棒的加速度为a，速度为v，产生的电动势为E（t+△t