高考物理 终极猜想题18 电学综合(二).doc

终极猜想十八电学综合(二)(本卷共4小题，满分70分建议时间：45分钟 )【题组1】带电粒子在电磁场中的运动1(13分)如图1所示，mn、pq是平行金属板，板长为l，两板间距离为，pq板带正电，mn板带负电，在pq板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场一个电荷量为q、质量为m的带负电的粒子以速度v0从mn板边缘沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从pq板左边缘飞进磁场，然后又恰好从pq板的右边缘飞进电场不计粒子重力求：图1(1)两金属板间所加电场的场强大小(2)匀强磁场的磁感应强度b的大小解析(1)如图所示，设粒子在平行金属板匀强电场中运动的时间为t，由类平抛运动可知：lv0t(2分)at2(2分)a(2分)联立解得：e.(2分)(2)粒子以速度v飞出电场后射入匀强磁场做匀速圆周运动，由qvbm，sin ，sin ，vyat(2分)联立解得：b.(3分)答案(1)(2)2(19分)如图2所示，竖直平面xoy内存在水平向右的匀强电场，场强大小e10 n/c，在y0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小b0.5 t一带电量q0.2 c、质量m0.4 kg的小球由长l0.4 m的细线悬挂于p点，小球可视为质点，现将小球拉至水平位置a无初速释放，小球运动到悬点p正下方的坐标原点o时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过o点正下方的n点(g10 m/s2)求：图2(1)小球运动到o点时的速度大小；(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小；(3)on间的距离解析(1)小球从a运动到o的过程中，根据动能定理：mglqelmv2(3分)则得小球在o点速度为：v m/s2 m/s.(2分)(2)小球运动到o点绳子断裂前瞬间，在竖直方向受力如下：ftmgf洛m(3分)f洛bvq(2分)由、得：ftmgbvq8.2 n(2分)(3)绳断后，小球水平方向加速度ax5 m/s2(3分)小球从o点运动至n点所用时间t s0.8 s(2分)on间距离hgt23.2 m(2分)答案(1)2 m/s(2)8.2 n(3)3.2 m【题组2】电磁感应中的电路问题或能量问题3(19分)如图3所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为l，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于斜面向上如图所示，将甲、乙两阻值相同，质量均为m的相同金属杆放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲、乙相距l.从静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力f，使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动，且加速度大小agsin ，乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动图3(1)求甲、乙的电阻r各为多少？(2)以释放金属杆时开始计时，写出甲在磁场运动过程中外力f随时间t的变化关系式，并说明f的方向(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场，乙金属杆共产生热量q，试求此过程中外力f对甲做的功解析(1)因为甲、乙加速度相同，所以，当乙进入磁场时，甲刚出磁场乙进入磁场时的速度v(1分)根据平衡条件有mgsin (2分)解得：r(2分)(2)甲在磁场中运动时，外力f大小始终等于安培力f(1分)vgsin t(1分)解得：ft，方向沿导轨向下(2分)(3)乙进入磁场前，甲、乙发出相同热量，设为q1，则有f安l2q1(2分)又ff安(1分)故外力f对甲做的功wffl2q1(1分)甲出磁场以后，外力f为零乙在磁场中，甲、乙发出相同热量，设为q2，则有f安l2q2(2分)又f安mgsin (1分)qq1q2(1分)解得：wf2qmglsin (2分)答案(1)(2)ft方向沿导轨向下(3)2qmglsin 4(19分)如图4a所示，两根足够长的平行金属导轨mn，pq相距为l，导轨平面与水平面夹角为，金属棒ab垂直于mn、pq放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为b.金属导轨的上端与开关s、定值电阻r1和电阻箱r2相连不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g.现在闭合开关s，将金属棒由静止释放(1)判断金属棒ab中电流的方向；(2)若电阻箱r2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热q；(3)当b0.40 t，l0.50 m，37时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱r2阻值的变化关系如图b所示取g10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.求阻值r1和金属棒的质量m.图4解析(1)由右手定则，金属棒ab中的电流方向从b到a.(2分)(2)由能量守恒，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热，即mghmv2q(2分)解得：qmghmv2(1分)(3)设最大速度为vm时，切割磁感线产生的感应电动势eblvm(1分)由闭合电路的欧姆定律：i(1分)从b端向a端看，金属棒受力如图：金属棒达到最大速度时满足mgsin bil0(2分)由以上三式得最大速度