高考物理 终极猜想题17 电学综合(一).doc

终极猜想十七电学综合(一)(本卷共4小题，满分58分建议时间：45分钟 )命题老师寄语电学综合题也是高考中常考的计算题之一主要从以下两个角度来命题1带电粒子在电磁场中的运动2电磁感应中的电路问题或能量问题【题组1】带电粒子在电磁场中的运动1(13分)如图1所示，相距l1 m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨左端间接有阻值r2 的电阻，导轨所在区域内加上与导轨所在平面垂直、方向相反的匀强磁场，磁场宽度d均为0.6 m，磁感应强度大小b1 t、b20.8 t现有电阻r1 的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好，当导体棒ab从边界mn进入磁场后始终以速度5 m/s作匀速运动，求：图1(1)棒ab在磁场b1中时克服安培力做功的功率；(2)棒ab经过任意一个磁场b2区域过程中通过电阻r的电量；(3)棒ab在磁场中匀速运动时电阻r两端电压的有效值解析(1)在磁场b1中：e1b1lv，i1(1分)fbb1i1l(1分)pfbv w(2分)(2)在磁场b2中：e2b2lv(1分)i2(1分)qi2t20.16 c(2分)(3)设棒ab产生电动势的有效值为e.在磁场b1中产生的电动势为e1，在磁场b2中产生的电动势为e2，回路在一个周期t内产生的焦耳热qt(2分)解得：电动势的有效值为e3 v，(1分)电阻r两端电压的有效值为urr2 v(2分)答案(1) w(2)0.16 c(3)2 v2(13分)如图2所示，有一带电粒子(不计重力)从两块金属板正中间的o点沿轴线oo射入，当开关s断开时，粒子射入匀强磁场中做匀速圆周运动，打在竖直挡板上的p点，测得ops；当开关s接通时，粒子恰好从下极板端点c处射出，射出后打在竖直挡板的q点若用t1表示粒子从o到p的运动时间，用t2表示粒子从o到q的运动时间则：图2(1)粒子带什么电？a端是电源的什么极？(2)试比较t1、t2的大小(3)求cq的长度(用s表示)解析(1)粒子带负电(1分)a端是电源负极(1分)(2)设粒子所带电荷量为q、质量为m，初速度为v0，磁感应强度为b，板长为l.则t1(2分)t2(2分)由于t2.(1分)(3)s断开时，由r，ops2r(1分)得(2分)s接通时，设粒子进入磁场时速度与初速度方向夹角为，则cos ，r，cq2rcos (2分)则cqs(1分)答案(1)负负(2)t1t2(3)s【题组2】电磁感应中的电路问题或能量问题3(13分)如图3所示，足够长的金属导轨abc和fed，二者相互平行且相距为l，其中ab、fe是光滑弧形导轨，bc、ed是水平放置的粗糙直导轨，在矩形区域bcde内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为b，金属棒mn质量为m、电阻为r，它与水平导轨间的动摩擦因数为，导轨上a与f、c与d之间分别接有电阻r1、r2，且r1r2r，其余电阻忽略不计现将金属棒mn从弧形导轨上离水平部分高为h处由静止释放，最后棒在导轨水平部分上前进了距离s后静止(金属棒mn在通过轨道b、e交接处时不考虑能量损失，金属棒mn始终与两导轨垂直，重力加速度为g)，求：图3 (1)金属棒在导轨水平部分运动时的最大加速度；(2)整个过程中电阻r1产生的焦耳热解析(1)设金属棒刚到达水平轨道时速度为v，且此时合外力最大，加速度最大由牛顿第二定律，得blimgma(2分)由欧姆定律，得i(1分)由法拉第电磁感应定律，得eblv(1分)由动能定理，得mghmv2(1分)联立，解得ag(2分)(2)设金属棒mn中的电流强度为i，通过电阻r1、r2的电流强度分别为i1、i2，则i1i2，由公式qi2rt，得qmn4qr1(1分)整个过程中回路产生的焦耳热为qqmn2qr1(1分)由能量的转化和守恒定律，得mghmgsq(2分)qr1mg(hs)(2分)答案(1)g(2)mg(hs)4(19分)如图4所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l0.50 m，上端接有阻值r0.80 的定值电阻，导轨的电阻可忽略不计导轨处于磁感应强度b0.40 t、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中，磁场的上边界如图中虚线所示，虚线下方的磁场范围足够大一根质量m4.0102 kg、电阻r0.20 的金属杆mn，从距磁场上边界h0.20 m高处，由静止开始沿着金属导轨下落已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好，重力加速度g10 m/s2，不计空气阻力图4(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻r的电流大小；(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小；(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动，则金属杆在匀速下落过程中所受重力对它做功的功率为多大？解析(1)金属杆mn自由下落，设mn刚进入磁场时的速度为v，根据机械能守恒定律有：mghmv2(2分)解得v2.0 m/s(1分)mn刚进入磁场时产生的感应电动势eblv0.40 v(1分)通过电阻r的电流大小i0.40 a(2分)(2)mn刚进入磁场时，f安bil0.08 n(1分)设mn刚进入磁场时的加速度大小为a，根据牛顿第二运动定律有mgf安ma(2分)解得a8.0 m/s2(1分)(3)根据力的平衡条件可知，mn在磁场中匀速下落时有mgf安(1分)设mn在磁场中匀速下落时的速度为vm，则此时的感应电动