2010届高三物理二轮课件题型3 计算题第2部分 电学新人教版

图4 (1)M点与坐标原点O间的距离. (2)粒子从P点运动到M点所用的时间. 解析 (1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在y轴负
方向上做初速度为零的匀加速运动,设加速度的大小
为a;在x轴正方向上做匀速直线运动,设速度为v0;粒
子从P点运动到Q点所用的时间t1,进入
磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为 θ ,则
mv0 ea
考查带电粒子在电场和磁场的复合场内的运动—— 电学内综合一 4.(2009·宁夏·25)(18分)如图4所示,在第一象限
有一匀强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x
轴下方有一匀强磁场,磁场方向与纸面垂直.一质
量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速
度从y轴上的P点处射入电场,在x轴上的Q点处进入 磁场,并从坐标原点O离开磁场.粒子在磁场中的运 动轨迹与y轴交于M点.已知OP=l,OQ= 2 3l , 不计 重力.求
2
少？
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位 置？ 解析 (1)加电压后,B板电势高于A板,小物块在电场
力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动,电
U AB 场强度为E= d
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为 F合=qE-μ mg 故小物块运动的加速度为 F合 qU AB mgd 1 a1 = g
(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为
R.a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变 化,从而会影响显示仪表的示数.试以E、R、r为参量,
给出电极a、c间输出电压U的表达式, 并说明怎样可
以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响. 解析 (1)导电液体通过测量管时,相当于导线做切
割磁感线运动.在电极a、c间切割磁感线的液柱长度 为D,设液体的流速为v,则产生的感应电动势为 E=BDv ①
(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出 滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关
系v-t图象.图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块
第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及 第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1 时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量.(本小题不 要求写出计算过程) 解析 则有 qE+mgsinθ =ma
a,按照牛顿定律有
v F= m 0 a
2
②
mv 0 联立①②式得B= ea
(2)由(1)中决定的磁感应强度的方向和大小,可知自 C点垂直于BC入射电子在A点沿DA方向射出,且自BC 边上其它点垂直入射的电子的运动轨道只能在BAEC 区域中.因而,圆弧 是所求的最小磁场区域的一
个边界.
为了决定该磁场区域的另一边界,我们来考察射中A 点的电子的速度方向与BA的延长线交角为θ (不妨
为半径的四分之一圆周
,它是电子做直线运动和
圆周运动的分界线,构成所求磁场区域的另一边界. 因此,所求的最小匀强磁场区域时分别以B和D为圆心、
a为半径的两个四分之一圆周
面积为S= 2( π a 2 a 2 ) 答案
1 4 1 2 π 2 2 a 2
和
所围成的,其
(1)磁场方向垂直于纸面向外
(2) π 2 a 2 2
分组成. 传感器的结构如图5所示,圆筒形测量管内
壁绝缘,其上装有一对电极a和c,a、c间的距离等于测 量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接方向以及通 电线圈产生的磁场方向三者相互垂直.当导电液体流 过测量管
时,在电极a、c间出现感应电动势E,并通过与电极连 接的仪表显示出液体流量Q.设磁场均匀恒定,磁感应 强度为B.
π D2 由流量定义,有Q=Sv= ② v 4 4Q 4 BQ ①②式联立解得E= BD 2 πD πD 4 2.5 10 3 0.12 V 得E= =1.0×10-3 V 3.0 0.40 (2)能使仪表显示的流量变为正值的方法简便、合理
即可.如：改变通电线圈中电流的方向,使磁场B反向; 或将传感器输出端对调接入显示仪表. (3)传感器和显示仪表构成闭合电路,由闭合电路欧姆 定律得I=
④
从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得
⑤ 联立④⑤可得 W=
1 mg sin qE 2 mvm (mg sin qE） ( s0 ) 2 k
(3)如下图所示
答案
2ms0 （1） qE mg sin
（2）1 mvm 2 (mg sin qE） ( s0 mg sin qE ) 2 k （3）见解析图
第2部分
电
学
考查力学和电学综合问题 1.(2009·福建·21)(19分)如图1甲所示,在水平地 面上固定一倾角为θ 的光滑绝缘斜面,斜面处于
电
场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中. 一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面 底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m、带电量 为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,
势和动生电动势,常见类型有单导体棒和双导体棒切
割磁感线问题.解决此类问题常常要涉及对导体棒运
动过程的动态分析和最终达到稳定状态(收尾匀速的
问题)的判断,并且需要找好电源,分析好电路结构,
把握好系统内各种能量之间的转化关系.
1.(2009·福建省第二次质量检测) 地磁场可以减少宇宙射线中的带 电粒子对地球上生物体的危害. 如图6所示,地球半径为R,地球赤 道平面附近的地磁场可简化为赤 道上方厚度为d、磁感应强度大小 图6
qE a= m
① ② ห้องสมุดไป่ตู้ ④ ⑤
2 y0 a x0 v0= t1 at1 其中x0= 2 3l,y0=l,又有tanθ = v0 联立②③④式,得
t1=
θ =30° 直径.从图中的几何关系可知
因为M、O、Q点在圆周上,∠MOQ=90°,所以MQ为
R= 2 3l MO=6l 的时间为t2,则有
v0 v= cos πR t2= v
图 5
(1)已知D=0.40 m,B=2.5×10-3 T,Q=0.12 m3/s.设
液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小.(π 取
3.0) (2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时 流量本应显示为正值.但实际显示却为负值.经检查, 原因是误将测量管接反了,即液体由测量管出水口流 入,从入水口流出.因水已加压充满管道.不便再将测 量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为 正值的简便方法.
2.(2009·浙江·23)(14分)如图2所示, 相距为d的平行金属板A、B竖直放置, 在两板之间水平放置一绝缘平板.有 一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在 与金属板A相距l处静止.若某一时刻 图2 3mgd 在金属板A、B间加一电压UAB= ,小物块与 2q 金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为 1 q, 并以与碰前大小相等的速度反方向弹回.已知小物 块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ ,若不计小物块 电荷量对电场的影响和碰撞时间.则: (1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多
E Rr
RE E U=IR= ③ R r 1 (r / R) 输入显示仪表的是a、c间的电压U,流量示数和U一一
对应.E与液体电阻率无关,而r随电阻率的变化而变化,
由③式可以看出,r变化时U随之变化.在实际流量不 变的情况下,仪表显示的流量示数会随a、c间的电压 U的变化而变化.增大R,使R r,则U≈E,这样就可以 降低液体电阻率变化对显示仪表流量示数的影响.
⑥ ⑦
(2)设粒子在磁场中运动的速度为v,从Q到M点运动 ⑨
带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为 t=t1+t2 ⑩ 联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式,并代入数据得 3 2ml t= ( π 1) 2 qE 3 2ml ( π 1) 答案 (1)6l (2) 2 qE
考查电磁感应与闭合电路的欧姆定律——电学内综 合二 5.(2009·北京·23)(18分)单位时间内流过管道横 截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流 量).有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自 来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计.它主要 由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部
为B、方向垂直于赤道平面的匀强磁场.宇宙射线
中某种带电粒子以不同的速度射入地磁场,该种粒 子的质量为m、带电量为+q.不计地球对粒子的引 力以及大气对粒子运动的影响,且不考虑相对论效应.
π 设0≤θ 2≤
)的情形.该电子的运动轨迹QPA如下
图所示.
图中,圆弧AP的圆心为O,PQ垂直于BC边,由②式知, 圆弧 的半径仍为a,在D为原点、DC为x轴,AD为y ③
轴的坐标系中,P点的坐标(x,y)为
x=asinθ
y=-［a-(a-acosθ )］=-acosθ
④
π 这意味着,在范围0≤θ ≤ 内,P点形成以D为圆心、a 2
(2)匀强磁场区域的最小面积.
解析
弧 F=ev0B
(1)设匀强磁场的磁感应强度的大小为B,令圆
是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运 ①
行轨道.电子所受到的磁场的作用力
应指向圆弧的圆心,因而磁场的方向应垂直于纸面向 外.圆弧 的圆心在CB边或其延长线上.依题意,圆
心在A、C连线的中垂线上,故B点即为圆心,圆半径为
1 2 s0= at1 2
(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中
做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,
① ②
2ms0 联立①②可得t1= qE mg sin
③
(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为x0, 则有
Mgsinθ +qE=kx0
1 2 mvm 0 (mgsinθ +qE)· 0+x0)+W= (s 2