2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型限時(shí)專(zhuān)練12 計(jì)算題(四)
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2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型限時(shí)專(zhuān)練12 計(jì)算題(四)
2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 題型限時(shí)專(zhuān)練12 計(jì)算題(四)24. (2018·貴州普通高中監(jiān)測(cè))如圖所示,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面(紙面)內(nèi),軌道間距為l,左端連有阻值為R的電阻一金屬桿置于導(dǎo)軌上,金屬桿右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域現(xiàn)對(duì)金屬桿施加一水平向右的恒力,使其進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域做初速度為零的變加速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)圖中虛線位置(仍在磁場(chǎng)中)時(shí)速度達(dá)到最大,最大值為v0,金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好除左端所連電阻外,其他電阻忽略不計(jì)求:(1)對(duì)金屬桿施加的水平向右恒力F的大小;(2)金屬桿達(dá)到最大速度時(shí),電阻R的熱功率解析(1)當(dāng)安培力大小等于水平恒力F時(shí)金屬桿的速度最大,設(shè)此時(shí)的電流為I,則FF安F安BIlIEBlv0聯(lián)立解得F(2)設(shè)金屬桿達(dá)到最大速度時(shí),電阻R的熱功率為P,則PI2R聯(lián)立解得P答案(1)(2)25(2018·安徽省百所高中一模)P、P是平行板電容器的兩極板,如圖甲所示,P接電源正極,P接電源負(fù)極,兩極板間電壓變化如圖乙所示O處有一離子源,能不斷逸出比荷為1×108 C/kg的正離子,離子逸出時(shí)的速度不計(jì),經(jīng)板間電場(chǎng)加速后,沿虛線OO穿過(guò)平行板電容器,從O處射出(離子在加速過(guò)程中可認(rèn)為板間電壓不變)已知平行板電容器極板長(zhǎng)為0.1 m,O、O分別是P、P兩極板的中點(diǎn)平行板電容器右側(cè)存在大小為B(未知)、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫(huà)出)在P板右側(cè)相距L0.05 m處有一熒光屏MM,M點(diǎn)與O點(diǎn)等高,MM長(zhǎng) m,M端固定在鉸鏈上,MM可繞M點(diǎn)在圖示位置與虛線位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)(1)當(dāng)MM處于豎直位置時(shí),欲使所有離子均不能打在MM上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍(2)若B0.2 T,則當(dāng)MM從圖示豎直位置沿M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)多大角度時(shí),熒光屏上的發(fā)光長(zhǎng)度最大?最大長(zhǎng)度是多少?解析(1)離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,根據(jù)qUmv2得,v vm 1×106 m/s根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有qvB,得r,可知速度越大,離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也越大,假設(shè)出射速度最大的離子剛好不能擊中MM,如圖1所示則rmaxL0.05 m結(jié)合rmax得B0.2 T欲使所有離子均不能打在MM上,則B0.2 T(2)離子從O點(diǎn)射出時(shí),速度大小不同,但方向均垂直于平行板向右,這些離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓相切于O點(diǎn),如圖2所示,不管MM轉(zhuǎn)動(dòng)多大角度,總有某個(gè)離子運(yùn)動(dòng)的軌跡圓和MM相切,假設(shè)切點(diǎn)為N,如圖3所示,根據(jù)幾何關(guān)系,恒有MNOML,N點(diǎn)是所有離子中能擊中MM上的最遠(yuǎn)位置,故所有離子中能擊中MM的最遠(yuǎn)點(diǎn)與M點(diǎn)的距離為L(zhǎng)如圖4所示,根據(jù)幾何關(guān)系分析可得,當(dāng)MM轉(zhuǎn)至虛線位置時(shí),速度最大的離子擊中MM的位置是所有離子中能擊中MM且與M點(diǎn)最近的位置,設(shè)該擊中點(diǎn)為N,由于此時(shí)OMM45°,即速度偏向角為45°,故此時(shí)離子垂直擊中MM,MNL0.05 m則MM的發(fā)光長(zhǎng)度NNMNMNL m答案(1)B0.2 T(2)45° m