高考物理二轮复习专题检测二十四破解电磁场压轴题.doc
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1、1 / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习专题检测二十四破解精选高考物理二轮复习专题检测二十四破解电磁场压轴题电磁场压轴题1.(2018 届高三扬州调研)如图所示,等量异种点电荷固定在水平线上的 M、N 两点上,电荷量均为 Q,有一质量为 m、电荷量为q(可视为点电荷)的小球,固定在长为 L 的绝缘轻质细杆的一端,细杆另一端可绕过 O 点且与 MN 垂直的水平轴无摩擦地转动,O 点位于 MN 的垂直平分线上距 MN 为 L 处,现在把杆拉到水平位置,由静止释放,小球经过最低点 B 时速度为v,取 O 处电势为零,忽略q 对Q、Q 形成电场的影响。求:(1)小球经过 B 点
2、时对杆的拉力大小;(2)在Q、Q 形成的电场中,A 点的电势 A;(3)小球继续向左摆动,经过与 A 等高度的 C 点时的速度。解析:(1)小球经 B 点时,在竖直方向有Tmgmv2 L即 Tmgmv2 L由牛顿第三定律知,小球对细杆的拉力大小也为 mg。(2)O 点电势为零,而 O 在 MN 的垂直平分线上,所以 B0小球从 A 到 B 过程中,由动能定理得mgLq(AB)mv2解得 A。(3)由电场对称性可知,CA,即 UAC2A2 / 13小球从 A 到 C 过程,根据动能定理得 qUACmvC2解得 vC 。答案:(1)mg (2) (3) 2v24gL2如图所示,一足够长的矩形区域
3、abcd 内充满磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域 ad 边的中点 O处垂直磁场射入一速度方向跟 ad 边夹角为 30、大小为 v0 的带电粒子。已知粒子质量为 m,电荷量为q,ad 边长为 l,重力影响忽略不计。(1)试求粒子能从 ab 边上射出磁场的 v0 的大小范围。(2)问粒子在磁场中运动的最长时间是多少?解析:(1)带电粒子在磁场中运动轨迹的边界情况如图中的轨迹、所示。轨迹与 ab 边相切于 P 点。设粒子的运动速率为 v1,则有:R1,R1R1sin 30l 2解得:v1qBl 3m轨迹与 cd 边相切于 Q 点,设粒子的运动速率为 v2,则有:R2R2si
4、n 30,R2mv2 Bq解得:v2qBl m所以粒子从 ab 边上射出磁场时的 v0 满足:h0.4 m 的区域有磁感应强度也为 B 的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为 q 的油滴从图中第三象限的 P 点获得一初速度,恰好能沿 PO 做匀速直线运动(PO 与 x 轴负方向的夹角为 45),并从原点 O 进入第一象限。已知重力加速度 g10 m/s2,求:(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比,并指出油滴带何种电荷;(2)油滴在 P 点获得的初速度大小;(3)油滴在第一象限运动的时间。解析:(1)根据受力分析(如图)可知油滴带负电荷,设油滴质量为 m,由平
5、衡条件可得 Fcos mg,Fsin qE,所以重力、电场力、洛伦兹力三力之比为6 / 13mgqEF11。(2)由第(1)问知:mgqEFqvB qE解得:v4 m/s。(3)进入第一象限,电场力和重力平衡,知油滴先做匀速直线运动,进入 yh 的区域后作匀速圆周运动,轨迹如图所示,最后从 x轴上的 N 点离开第一象限。由 OA 匀速运动的位移为 x1 h其运动时间:t10.1 s由几何关系和圆周运动的周期关系式 T知,由 AC 的圆周运动时间为 t2T0.628 s由对称性知从 CN 的时间 t3t10.1 s油滴在第一象限运动的总时间 tt1t2t30.828 s。答案:(1)11 油滴带
6、负电荷 (2)4 m/s(3)0.828 s6(2017潍坊模拟)如图甲所示,在 xOy 平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场,变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、y 轴方向为电场强度的正方向)。在 t0 时刻由原点 O 发射初速度大小为 v0,方向沿y 轴方向的带负电粒子(不计重力)。其中已知 v0、t0、B0、E0,且 E0,粒子的比荷,x 轴上有一点 A,坐标为。(1)求时带电粒子的位置坐标;(2)粒子运动过程中偏离 x 轴的最大距离;(3)粒子经多长时间经过 A 点。解析:(1)在 0t0 时间内,粒子作匀速圆周运动,根据洛伦兹7 / 13力提
7、供向心力可得:qB0v0mr1mv02 r1得:T2t0,r1v0t0 则在时间内转过的圆心角 ,所以在 t时,粒子的位置坐标为:。(2)在 t02t0 时间内,粒子经电场加速后的速度为 v,粒子的运动轨迹如图所示。vv0t02v0运动的位移:xt01.5v0t0在 2t03t0 时间内粒子作匀速圆周运动,半径:r22r12v0t0 故粒子偏离 x 轴的最大距离:hxr21.5v0t0。(3)粒子在 xOy 平面内做周期性运动的运动周期为 4t0一个周期内向右运动的距离:d2r12r26v0t0 AO 间的距离为:8d所以,粒子运动至 A 点的时间为:t32t0。答案:(1) (2)1.5v0
8、t0 (3)32t0教师备选题1.(2017全国卷)如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场。在 x0 区域,磁感应强度的大小为 B0;x1)。一质量为 m、电荷量为 q(q0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点 O 沿 x 轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再8 / 13次沿 x 轴正向时,求:(不计重力)(1)粒子运动的时间;(2)粒子与 O 点间的距离。解析:(1)在匀强磁场中,带电粒子做圆周运动。设在 x0 区域,圆周半径为 R1;在 x0 区域,圆周半径为 R2。由洛伦兹力公式及牛顿定律得qB0v0mqB0v0m粒子速度方向转过 180时,所需时间 t1 为
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