2019年高三物理一輪復習 二模、三模試題分項解析 專題30 力電綜合問題（第01期）（含解析）.doc

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力電綜合問題 一．選擇題 1（2019高考大綱模擬14）.如圖所示，有豎直向上的勻強磁場穿過水平放置的光滑平行金屬導軌，導軌左端連有電阻R.質量相等、長度相同的鐵棒和鋁棒靜止在軌道上．現(xiàn)給兩棒一個瞬時沖量，使它們以相同速度v0向右運動，兩棒滑行一段距離后靜止，已知兩棒始終與導軌垂直，在此過程中(　　) A．在速度為v0時，兩棒的端電壓Uab＝Ucd B．鐵棒在中間時刻的加速度是速度為v0時加速度的一半 C．鋁棒運動的時間小于鐵棒運動的時間 D．兩回路中磁通量的改變量相等 【參考答案】C 【名師解析】兩棒的初速度均為v0，根據(jù)法拉第電磁感應定律，棒中感應電動勢為E＝BLv0，由閉合電路歐姆定律知回路中電流為I＝，而電阻R兩端電壓為U＝IR＝，由于鐵棒和鋁棒接入電路的電阻r不同，故兩棒的端電壓Uab≠Ucd，故A錯誤； 根據(jù)牛頓第二定律可知a＝，鐵棒做加速度減小的減速運動，鐵棒在中間時刻的速度小于，鐵棒在中間時刻的加速度小于速度為v0時加速度的一半，故B錯誤； 由于鋁棒的電阻小于鐵棒的電阻，根據(jù)安＝可知鋁棒受到的平均安培力大于鐵棒受到的平均安培力，根據(jù)動量定理－安Δt＝－mv0可知，鋁棒運動的時間小于鐵棒運動的時間，故C正確； 根據(jù)動量定理可知－安Δt＝－mv0， 而安Δt＝＝＝， 解得ΔΦ＝， 兩回路中磁通量的改變量不相等，故D錯誤． 2．（2019安徽江南十校聯(lián)考）空間存在水平向右的勻強電場，方向與x軸平行，一個質量為m，帶負電的小球，電荷量為－q，從坐標原點以v0=10m/s的初速度斜向上拋出，且初速度v0與x軸正方向夾角θ=37，如圖所示。經過一段時間后到達最高點，此時速度大小也是10m/s，該小球在最高點的位置坐標是(sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2) A.0.6m，1.8m B. －0.6m，1.8m C.5.4m，1.8m D.0.6m，1.08m 【參考答案】B 【名師解析】 3.（2019安徽江南十校聯(lián)考）某實驗小組制作一個金屬安檢儀原理可簡化為圖示模型。正方形金屬線圈abcd平放在粗糙水平傳送帶上，被電動機帶動一起以速度v勻速運動，線圈邊長為L，電阻為R，質量為m，有一邊界寬度也為L的矩形磁場垂直于傳送帶，磁感應強度為B，且邊界與線圈bc邊平行。已知線圈穿過磁場區(qū)域的過程中速度不變，下列說法中正確的是 A.線圈進入磁場時回路中感應電流的方向與穿出時相反 B.線圈進入磁場時所受靜摩擦力的方向與穿出時相反 C.線進入磁場區(qū)域的過程中通過導線某一橫截面的電荷量 D線圈經過磁場區(qū)域的過程中電動機多消耗的電功率為 【參考答案】AC 【名師解析】 4. （2019安徽江南十校聯(lián)考）如圖所示，半徑為R的絕緣閉合球殼，O為球殼的球心，球殼上均勻分布著正電荷，已知均勻帶電的球殼在其內部激發(fā)的場強處處為零?，F(xiàn)在球殼表面A處取下一面積足夠小、帶電量為q的曲面將其沿OA連線延長線向上移動至B點，且AB=R，若球殼的其他部分的帶電量與電荷分布保持不變，下列說法中正確的是 A.把另一帶正電的試探電荷從A點處移動到O點過程中系統(tǒng)電勢能減少 B.球殼剩余部分的電荷在球殼內部激發(fā)的電場的電場線由A點的對稱點C點沿直線指向球殼內表面各點 C球殼內部電場的電場線由球殼各點沿曲線指向A點 D球心O點場強的大小為k 【參考答案】CD 【名師解析】 二．計算題 1.（2019高考大綱模擬卷14）如圖所示，在平面直角坐標系中，第三象限里有一加速電場，一個電荷量為q、質量為m的帶正電粒子(不計重力)，從靜止開始經加速電場加速后，垂直x軸從A(－4L,0)點進入第二象限，在第二象限的區(qū)域內，存在著指向O點的均勻輻射狀電場，距O點4L處的電場強度大小均為E＝，粒子恰好能垂直y軸從C(0,4L)點進入第一象限，如圖所示，在第一象限中有兩個全等的直角三角形區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，均充滿了方向垂直紙面向外的勻強磁場，區(qū)域Ⅰ的磁感應強度大小為B0，區(qū)域Ⅱ的磁感應強度大小可調，D點坐標為(3L,4L)，M點為CP的中點．粒子運動軌跡與磁場區(qū)域相切時認為粒子能再次進入磁場．從磁場區(qū)域Ⅰ進入第二象限的粒子可以被吸收掉．求： (1)加速電場的電壓U； (2)若粒子恰好不能從OC邊射出，求區(qū)域Ⅱ磁感應強度大??； (3)若粒子能到達M點，求區(qū)域Ⅱ磁場的磁感應強度大小的所有可能值． 【參考答案】(1)v＝，U＝（4分） (2)B＝（6分）(3)見解析（10分） 【名師解析】(1)粒子在加速電場中加速，根據(jù)動能定理有： qU＝mv2粒子在第二象限輻射狀電場中做半徑為R的勻速圓周運動，則：qE＝m 聯(lián)立解得：v＝，U＝ (2)粒子在區(qū)域Ⅰ中運動的速度大小v＝， 根據(jù)洛倫茲力提供粒子在磁場中做勻速圓周運動的向心力，有qB0v＝m，得半徑r＝＝， 若粒子在區(qū)域Ⅱ中的運動半徑R較小，則粒子會從OC邊射出磁場．恰好不從OC邊射出時，作出對應的運動軌跡，如圖．滿足∠O2O1Q＝2θ， sin 2θ＝2sin θcos θ＝， 又sin 2θ＝解得：R＝r＝L 又R＝，代入v＝ 可得：B＝ (3)①若粒子由區(qū)域Ⅰ達到M點 每次前進＝2(R－r)cos θ＝(R－r) 由周期性得：＝n(n＝1,2,3……)， 即L＝n(R－r) R＝r＋L≥L，解得n≤3 n＝1時R＝L，B＝B0 n＝2時R＝L，B＝B0 n＝3時R＝L，B＝B0 ②若粒子由區(qū)域Ⅱ達到M點 由周期性：＝＋n(n＝0,1,2,3……) 即L＝R＋n(R－r) 解得：R＝L≥L 解得：n≤ n＝0時R＝L，B＝B0 n＝1時R＝L，B＝B0. 2.（2019高考沖刺模擬）．(12分)如圖所示，光滑平行軌道abcd的水平部分處于豎直向上的勻強磁場中，bc段軌道寬度是cd段軌道寬度的2倍，bc段軌道和cd段軌道都足夠長，將質量相等的金屬棒P和Q分別置于軌道上的ab段和cd段，且與軌道垂直。Q棒靜止，讓P棒從距水平軌道高為h的地方由靜止釋放，求： (1)P棒滑至水平軌道瞬間的速度大小； (2)P棒和Q棒最終的速度。 【名師解析】(1)設P棒滑到b點的速度為v0，由機械能守恒定律： 得：。 (2)最終兩棒的電動勢相等，即：2BLvP＝BLvQ 得2vP＝vQ（此時兩棒與軌道組成的回路的磁通量不變） 這個過程中的任意一時刻兩棒的電流都相等，但由于軌道寬度兩倍的關系，使得P棒受的安培力總是Q棒的兩倍，所以同樣的時間內P棒受的安培力的沖量是Q棒的兩倍，以水平向右為正方向，對P棒： －2I＝mvP－mv0 對Q棒：I＝mvQ 聯(lián)立兩式解得：，。 3.（2019安徽江南十校聯(lián)考）如圖所示，在y>0的空間中存在著垂直xoy平面向外的勻強磁場，在y<0的空間中存在著平行于xoy平面的勻強電場，場強方向與x軸負方向成45角斜向上。一質量為m，帶電量為q的帶正電粒子從坐標原點以初速度進入磁場，方向與x軸負方向成45角斜向上，然后經過M點進人電場，并與y軸負半軸相交于N點。已知M點坐標為(L，0)，N點坐標為(0，－)(不考慮粒子所受的重力)求： (1)勻強磁場的磁感應強度； (2)勻強電場的電場強度。 【名師解析】