高二物理60道计算题含答案

1 （10 分）如图所示，ABCD 是一个正方形的匀强磁场区域，由静止开始经相同电压加速后的甲、乙两种带电粒子，分别从 A、B 两点射入磁场，结果均从 C 点射出，则它们的速率 v 甲 v 乙 为多大？，它们通过该磁场所用的时间 t 甲 t 乙 为多大？2 （12 分）如图所示，两平行光滑铜杆与水平面的倾角 均为 300，其上端与电源和滑动变阻器相连，处于竖直向下的匀强磁场中，调节滑动变阻器 R，当电流表的读数 I=2.5A 时，横放在铜杆上的铝棒恰能静止。铝棒的质量 m=2kg，两杆间的距离L=40cm。求此磁场的磁感应强度。3、 （10 分）如图所示的电路中，电阻 ， ，电源的电动势 E=12V，内电91R152阻 r=1，安培表的读数 I=0.4A。求电阻 的阻值和它消耗的电功率。34、 （10 分）如图所示，电源的电动势 E=110V，电阻 R1=21，电动机绕组的电阻R0=0.5，电键 S1始终闭合。当电键 S2断开时，电阻 R1的电功率是 525W；当电键 S2闭合时，电阻 R1的电功率是 336W，求:（1）电源的内电阻； （2）当电键 S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。5、 （12 分）如图甲所示，电荷量为 q =110-4C 的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度 E 的大小与时间的关系如图乙所示，+E甲v/（ ms-1）t/sO1232 4 t/sO1232 4E /（10 4NC-1）乙 丙物块运动速度与时间 t 的关系如图丙所示，取重力加速度 g=10m/s2。求（1）前 2 秒内电场力做的功。 （2）物块的质量。 （3）物块与水平面间的动摩擦因数。6、 （12 分）如图所示，水平放置的两块平行金属板长 l =5cm，两板间 距 d=1cm，两板间电压为 U=90V，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度 v0=2.0107m/s，从两板中央射入，求： （已知电子质量 m=9.110-31电荷量 e=1.610-19）（1）电子偏离金属板的侧位移 y0是多少？（2）电子飞出电场时的速度是多少？（3）电子离开电场后，打在屏上的 P 点，若 s=10cm，求 OP 的长。7、 （本题 8 分）在远距离输电时，如果输送一定的功率，当输电电压为 220 V 时，在输电线上损失的功率为 75 kW；若输电电压提高到 6 000 V 时，在输电线上损耗的功率又是多少? 8、 （本题 8 分）如图 12 所示，在既有匀强电场（场强大小为 E 、和水平方向夹 30角斜向下）又有匀强磁场（磁感应强度大小为 B 、方向水平并和电场方向垂直）的空间，有一质量为 m 的带电液滴，恰好能够向下做匀速直线运动，试求液滴的电性和电量。9、 （本题 12 分）如图 15 所示，回旋加速器 D 型盒的半径为 R ，用来加速质量为 m 、电量为 q 的质子，使质子由静止加速到能量为 E 后，从 A 孔射出，试求：（1）加速器中匀强磁场 B 的大小；（2）设 D 型盒间的电压为 U ，电场视为匀强电场，质子每次经过电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋的周数是多少？dyxsly0OP M（3）加速到上述能量所需的时间为多少？10、 （本题 12 分）如图 15 所示，导体框架的平行导轨间距 d = 1m ，框架平面与水平面夹角 = 30，匀强磁场方向垂直框架平面向上，且 B = 0.2T 。导体棒 ab 的质量 m = 0.2kg ，R = 0.1 ，水平跨在导轨上，可无摩擦滑动，g 取 10m/s2 。导轨不计电阻，且足够长。试求：（1）ab 下滑的最大速度；（2）以最大速度下滑时，ab 棒上的电热功率。11 （10 分）如图所示电路中，三只相同的小灯泡规格都是“6V 1A”，电源电压为 12V，电阻 R 的阻值为 6。假设小灯泡电阻不变，S 1闭合后，求：（1）S 2、S 3均断开时，小灯泡 L1两端的电压；（2）S 2闭合，S 3断开时，通过小灯泡 L1的电流；（3）S 2、S 3均闭合时，小灯泡 L1的功率。12 （9 分）在密立根油滴实验装置中，喷雾器向透明的盒子里喷入带电油滴，小盒子内的上、下两金属板分别接在电源两极上，通过改变两金属板间的电场强度可控制带电油滴在板间的运动状态。已知某油滴所受的重力为 1.8109 N，当电场强度调节为 4.0104N/C时，通过显微镜观察该油滴竖直向下做匀速直线运动，如图所示。不计空气阻力，（1）画出两电极间的电场线（至少三条） ，（2）该油滴带何种电荷？所带电荷量是多少？（3）该油滴所带电荷量是元电荷 e 的多少倍？13 （9 分）如图（a）所示，在间距 L0.5m、倾角 =37的光滑倾斜导轨上，水平地放着一质量为 m0.02kg 的通电导体棒 ab，电流大小为 I2.0A。为使导体棒 ab 在斜面上静止，可在平行纸面的方向加一匀强磁场。L1L2L3S1S2S3R油滴显微镜电源喷雾器（1）若磁感应强度方向水平向左，如图（b）所示，请在图中标出导体棒 ab 中电流的方向，并作出它的受力示意图；（2）若磁感应强度方向竖直向上，如图（c）所示，求出此状态时的磁感应强度 B2的大小。（3）如果导体棒中的电流改为图（d）所示，磁场的方向可在纸面内改变，现欲使导体棒仍能静止在导轨上，所加的匀强磁场的方向范围是什么？请画在图（d）中。 【画法举例：如图（e）所示，实线一侧表示包含该方向，虚线一侧表示不包含该方向】14(10 分)如图所示，在磁感应强度 B=05T 的匀强磁场中，长 L=0.4m，电阻 r=1.6 的导体棒 MN 在金属框上以 v=6ms 的速度向右匀速滑动，其中 R1=4 ，R 2=6 ，其它导线上的电阻不计，求：(1)通过电阻 R1的电流强度；(2)导体棒 MN 受到的安培力的大小和方向。15(11 分)如图所示，水平放置的两块平行金属板长 L=5.Ocm，两板间距 d=1.Ocm，两板 间电压 U=91V，且下板带正电。一个电子沿水平方向以速度 v0=2.0107ms 从两板正中央射入，已知电子电荷量 q=1610 -19C，质量 m=9110 -31 kg。求：(1)电子离开金属板时的侧向位移 y 的大小；(2)电子飞出电场时的速度 v 的大小；(3)电子离开电场后，打在荧光屏上的 P 点，若荧光屏距金属板右端距离 S=10cm，求OP 的长度?B1（b）B2（c） （d）I （e）I B ab（a）L16(13 分)如图所示，坐标系 xOy 在竖直平面内，x 轴上、下方分别有垂直于纸面向外的磁 感应强度为 B1=B0和 B2=3B0的足够大匀强磁场。今有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电荷粒子(不计重力)，在 xOy 平面内，自图中 O 点出发，以初速度 v0沿与 x 轴成 30 角斜向上射入磁场。求：(1)粒子从 O 点射出到第二次通过 x 轴的过程中所经历的时间 t；(2)粒子第二次通过 x 轴时的位置坐标。17 （6 分）如图所示，光滑平行导轨 MN、PQ 固定在水平面上，导轨间的距离 l=0.6m，左端接电阻 R=0.9，导轨电阻不计。导轨所在空间存在垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度 B=0.1T。现将一根阻值为 r=0.1 的金属棒置于导轨上，它与导轨接触良好，用一水平向右的拉力使金属棒沿导轨向右做速度 v=5.0m/s 的匀速直线运动。求：（1）金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小；（2）通过电阻 R 的电流大小和方向；（3）拉力 F 的大小。18 （8 分）如图所示，MN 表示真空中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B。一带电粒子从平板上的狭缝 O 处以垂直于平板的初速度 v 射入磁场区域，最后到达平板上的 P 点。已知 B、 v 以及 P 到 O 的距离 l 。粒子重力不计，求：（1）粒子的电荷量 q 与质量 m 之比；（2）粒子在磁场中运动的时间。19 （8 分）如图所示，A、B 和 C、D 为真空中两对平行金属板，A、B 两板间的电压为U1，C、D 两板间的电压为 U2。一带电粒子从 A 板的小孔进入电场，粒子的初速度可视为零，经电场加速后从 B 板小孔射出，并沿 C、D 两板中线进入偏转电场。已知 C、D 两板之间的距离为 d，极板长为 l。带电粒子的质量为 m，所带电荷量为 q，带电粒子所受重力不计。求：（1）带电粒子从 B 板射出时速度的大小 v0；（2）带电粒子在偏转电场中运动的时间 t；A B DCyRM NP QFvBM NlP O（3）带电粒子从偏转电场射出时的侧移量 y。20 （10 分）如图所示，边长 l=1.0m 的闭合正方形线圈，其匝数为 10 匝，线圈的总电阻r=3.0。线圈所在区域存在匀强磁场，磁场方向垂直线圈所在平面向外，磁感应强度大小随时间变化如图乙所示。（1）分别求出在 00.2s 和 0.2s0.3s 时间内，线圈中感应电动势的大小；（2）在丙图中画出线圈中感应电流随时间变化的 I-t 图像（以线圈中逆时方向为电流正方向，至少画出两个周期） ；（3）求出这个交流电电流的有效值。21.（10 分）如图所示，一质量为 m、电荷量为+q 的带电小球，用一长为 l 绝缘细线悬挂于 O 点，处于静止状态，现给小球所在的空间加一水平向右的匀强电场（电场未画出） ，电场强度 E= ，g 取 10m/s2。求：3mq（1）刚加上电场的瞬间，小球加速度的大小；（2）小球向右摆动过程中，摆线与竖直方向的最大角度；（3）小球向右摆动过程中，小球的最大动能。22.（10分）发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器.（1）画出上述输电全过程的线路图.（2）若发电机的输出功率是 100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝m qOB/10-2T t/0.1s1 2 3 4 5 66乙甲OI/At/0.1s1 2 3 4 5 6 丙AB数比为 125,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流.（3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的 4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.（4）计算降压变压器的输出功率.23.（10分）光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压” 。光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P 0。已知光速为c，则光子的动量为E/c。求：（1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？（2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计） ，则太阳光在该区域表面产生的光压（用I表示光压）是多少？ （3）有科学家建议利用光压对太阳帆的作用作为未来星际旅行的动力来源。一般情况下，太阳光照射到物体表面时，一部分会被反射，还有一部分被吸收。若物体表面的反射系数为，则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的 倍。设太阳帆的反射21系数=0.8，太阳帆为圆盘形，其半径r=15m，飞船的总质量m=100kg，太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P 0=1.4kW，已知光速c=3.010 8m/s。利用上述数据并结合第（2）问中的结论，求太阳帆飞船仅在上述光压的作用下，能产生的加速度大小是多少?不考虑光子被反射前后的能量变化。 （保留2位有效数字）24 （8 分）如图所示的曲线表示某一电场的电场线（未表明方向） ，把一带电荷量为210-8C 的正点电荷从 A 点移至 B 点时，电场力做了 610-4J 的功，且在 B 点受到电场力为 410-6N，试求：（1）在图中标出每根电场线的方向并求出 B 的场强；（2）该电荷在 A、B 两点中哪一点时的电势能大，从 A 点移至 B 点电势能改变了多少；（3）A、B 两点的电势差是多少？25 （8 分）如图所示,磁流体发电机的极板相距 ,极板间有md2.0垂直于纸面向里的匀强磁场, 。外电路中可变负载电阻T0.1B用导线与极板相连。电离气体以速率 沿极板射入,极R s板间电离气体等效内阻 ,试求此发电机的电动势及最大输出r功率。26 （10 分）如图所示，用 30cm 的细线将质量为 的带电小球 P 悬挂在点正3104m下方，当空中有方向为水平向右，大小为 N/C 的匀强电场时，小球偏转 372E后处在静止状态。（1）分析小球的带何种电荷；（2）求小球带电量 q；（3）求剪断细线后带电小球的加速度 a。27 （12 分）一段粗细均匀的导体长为 L，横截面积为 S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为 n，电子电 量为 e，通电后，电子定向运动的速度大小为 v(1)请用 n、e、S、v 表示流过导体的电流大小 I(2)若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式28 （13 分）如图所示，两平行光滑的导轨相距 l=0.5m，两导轨的上端通过一阻值为R=0.4 的定值电阻连接，导轨平面与水平面夹角为 =30，导轨处于磁感应强度为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，一长度恰等于导轨间距、质量为 m=0.5kg的金属棒，由图示位置静止释放，已知金属棒的电阻为 r=0.1，导轨电阻不计，g=10m/s2。求：（1）求金属棒释放后，所能达到的最大速度 vm；（2）当金属棒速度达 v=2m/s 时，其加速度的大小；（3）若已知金属棒达最大速度时，下滑的距离为 s=10m，求金属棒下滑过程中，棒中产生的焦耳热。29 （15 分）如图所示，真空室内存在宽度为 d=8cm 的匀强磁场区域，磁感应强度 B=0.332T，磁场方向垂直于纸面向里；ab、cd 足够长，cd 为厚度不计的金箔，金箔右侧有一匀强电场区域，电场强度 E=3.32105 N/C，方向与金箔成 37角。RB370OPBEa cSdNb37紧挨边界 ab 放一点状 粒子放射源 S，可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的 粒子， 已知：m =6.6410-27Kg, q =3.210-19C,初速率 v=3.2106 m/s . （sin37=0.6,cos37=0.8）求： 粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径 R；金箔 cd 被 粒子射中区域的长度 L； 设打在金箔上 d 端离 cd 中心最远的 粒子沿直线穿出金箔进入电场，在电场中运动通过 N 点，SNab 且 SN=40cm,则此 粒子从金箔上穿出时，损失的动能 为多少？KE30 （7 分）如图所示，一列横波沿直线传播，从波形图(a)经t=0.1s（0 tT）后变成波形图(b)，已知波的传播方向向右，求这列波的波长、传播速度、频率。31 （7 分）如图所示为交流发电机示意图，匝数为 n=100 匝的矩形线圈，边长分别为 10cm 和 20cm，线圈的电阻为 5，在磁感强度 TB5.0的匀强磁场中绕O轴以 srad/的角速度匀速转动，线圈和电阻 R= 2相接，求：250（1）S 断开时，电压表示数；（2）S 闭合时，电流表示数；（3）发电机正常工作时， R 上所消耗的电功率是多少？（4）从图示位置开始，线圈转过 30过程中，通过外电阻 R 的电荷量是多少？32 （10 分）氢原子从3.4eV 的能级跃迁到0.85eV 的能级时，求：（1）是发射还是吸收光子？（2）这种光子的波长是多少（计算结果取一位有效数字）？图中光电管用金