2020年高考物理《电磁学综合计算题》专题训练及答案解析.doc

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1、2020年高考物理《电磁学综合计算题》专题训练1.如图所示，一对加有恒定电压的平行金属极板竖直放置，板长、板间距均为d.在右极板的中央有个小孔P，小孔右边半径为R的圆形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，区域边界刚好与右极板在小孔P处相切．一排宽度也为d的带负电粒子以速度v0竖直向上同时进入两极板间后，只有一个粒子通过小孔P进入磁场，其余全部打在右极板上，且最后一个到达极板的粒子刚好打在右极板的上边缘．已知这排粒子中每个粒子的质量均为m、带电荷量大小均为q，磁场的磁感应强度大小为，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力．求：(1)板间的电压

2、大小U；(2)通过小孔P的粒子离开磁场时到右极板的距离L；(3)通过小孔P的粒子在电场和磁场中运动的总时间t总．【解析】　(1)依题意，从左极板下边缘射入的粒子恰好打在右极板的上边缘在竖直方向上有t＝在水平方向上有a＝＝，d＝at2联立解得U＝.(2)从小孔P射入磁场的粒子，在电场中的运动时间t1＝经过小孔P时，水平分速度v1＝at1＝v0进入磁场时的速度大小v＝＝v0，速度方向与右极板的夹角θ＝设粒子在磁场中做匀速圆周运动后从Q点离开磁场，其轨迹如图所示，轨迹圆心在O′点，则qvB＝m，得r＝＝＝R由几何关系可知粒子射出磁场时的速度方向

3、竖直向下，由图知L＝r＋rcosθ＝(1＋)R.(3)从小孔P飞出的粒子在磁场中偏转的角度α＝，粒子在磁场中运动的时间t2＝·＝通过小孔P的粒子在电场和磁场中运动的总时间t总＝t1＋t2＝＋.【答案】　(1)U＝　(2)(1＋)R　(3)＋2．如下图甲所示，一边长L＝0.5m，质量m＝0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中．金属线框的一个边与磁场的边界MN重合，在水平拉力作用下由静止开始向右运动，经过t＝0.5s线框被拉出磁场．测得金属线框中的电流I随时间变化的图象

4、如图乙所示，在金属线框被拉出磁场的过程中．(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻；(2)写出水平力F随时间t变化的表达式；(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10J，求此过程中线框产生的焦耳热．【解析】(1)根据题图乙知，在t＝0.5s时间内通过金属框的平均电流＝0.50A，于是通过金属框的电量q＝t＝0.25C.由平均感应电动势＝，平均电流＝，通过金属框的电量q＝t，得q＝，于是金属框的电阻R＝＝0.80Ω.(2)由题图乙知金属框中感应电流线性增大，说明金属框运动速度线性增加，即金属框被匀加速拉出磁场．又知金属框在t

5、＝0.5s时间内运动距离L＝0.5m，由L＝at2得加速度a＝＝4m/s2.由图乙知金属框中感应电流随时间变化规律为I＝kt，其中比例系数k＝2.0A/s.于是安培力FA随时间t变化规律为FA＝BIL＝kBLt由牛顿运动定律得F－FA＝ma，所以水平拉力F＝FA＋ma＝ma＋kBLt代入数据得水平拉力随时间变化规律为F＝2＋0.8t(单位为“N”)(3)根据运动情况知金属框离开磁场时的速度v＝＝2m/s.由能量守恒知，此过程中金属框产生的焦耳热Q＝WF－mv2＝0.1J.【答案】(1)0.25C　0.80Ω　(2)F＝2＋0.8t(单位为

6、“N”)　(3)0.1J3.如图所示，A、B间存在与竖直方向成45°角斜向上的匀强电场E1，B、C间存在竖直向上的匀强电场E2，A、B的间距为1.25m，B、C的间距为3m，C为荧光屏．一质量m＝1.0×10－3kg，电荷量q＝＋1.0×10－2C的带电粒子由a点静止释放，恰好沿水平方向经过b点到达荧光屏上的O点．若在B、C间再加方向垂直于纸面向外且大小B＝0.1T的匀强磁场，粒子经b点偏转到达荧光屏的O′点(图中未画出)．g取10m/s2.求：(1)E1的大小；(2)加上磁场后，粒子由b点到O′点电势能的变化量及偏转角度．【解析】(1)

7、粒子在A、B间做匀加速直线运动，竖直方向受力平衡，则有qE1cos45°－mg＝0①解得E1＝N/C＝1.4N/C(2)粒子从a到b的过程中，由动能定理得：qE1dABsin45°＝mv②解得vb＝5m/s加磁场前粒子在B、C间做匀速直线运动，则有：qE2＝mg③加磁场后粒子在B、C间做匀速圆周运动，如图所示：由牛顿第二定律得：qvbB＝m④解得：R＝5m由几何关系得：R2＝d＋(R－y)2⑤解得：y＝1.0m粒子在B、C间运动时电场力做的功为：W＝－qE2y＝－mgy＝－1.0×10－2J⑥由功能关系知，粒子的电势能增加了1.0×10－

8、2J设偏转角度为θ，则sinθ＝＝0.6⑦解得：θ＝37°【答案】　(1)1.4N/C　(2)1.0×10－2J　37°4．控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应