三年高考2017-2019高考物理真题分项汇编专题21电学计算题含解析.pdf

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1、专题21电学计算题1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求（1）带电粒子的比荷；（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。q4U【答案】（1）（2）mB2d2【解析】（1）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，加速后的速度大小为v。由动能定理有1

2、qUmv2①2设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有v2qvBm②r由几何关系知d=2r③联立①②③式得q4U④mB2d2（2）由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为⑤带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为st⑥v联立②④⑤⑥式得⑦2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为（>0）。质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计

3、。0（1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；（2）若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？mdhmdh【答案】（1）lv（2）2v0q0q【解析】（1）PG、QG间场强大小相等，均为E，粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有2E①dF=qE=ma②设粒子第一次到达G时动能为E，由动能定理有k③设粒子第一次到达G时所用的时间为t，粒子在水平方向的位移为l，则有1hat2④2l=vt⑤0联立①②③④⑤式解得⑥mdhlv⑦0q（2）设粒子穿过G一次就从电

4、场的右侧飞出，则金属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度L为⑧3．（2019·新课标全国Ⅲ卷）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电，B的电荷量为q（q>0）。A从O点发射时t的速度大小为v，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g，求02（1）电场强度的大小；（2）B运动到P点时的动能。3mg【答案】（1）E（2）q【解析】（1）设电场强度的大小为E，小球B运动的加速度为a。根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有mg+qE=ma①1t1a()2

5、gt2②2223mg解得E③q（2）设B从O点发射时的速度为v，到达P点时的动能为E，O、P两点的高度差为h，根据动能定理1k有④且有tvvt⑤1201hgt2⑥2联立③④⑤⑥式得⑦4．（2019·北京卷）如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：（1）感应电动势的大小E；（2）拉力做功的功率P；（3）ab边产生的焦耳热Q。B2L2v2B2L3v【答案】（1）BLv（2）（3）R4R【

6、解析】（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=BLvE（2）线圈中的感应电流IR拉力大小等于安培力大小F=BIL拉力的功率R（3）线圈ab边电阻Rab4L时间tvab边产生的焦耳热5．（2019·北京卷）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。（1）请在图1中画出上述u–q图像。类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能E。p（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对

7、同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示。a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。“恒流源”（2）中电源电源两端电压通过电源的电流【答案】见解析【解析】（1）u–q图线如答图1；电压为U时，电容器带电Q，图线和横轴围成的面积为所储存的电能Ep1