高二物理+元旦资料包

高二物理元旦资料包 1 高二物理 元旦资料包 高二物理元旦资料包 2 知识导航 一 静电场 1 在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题 经典例题 例1相距为 L 的点电荷 A B 带电荷量分别为 4q 和 q 如图所示 今引入第三个点电荷 C 使三 个点电荷都处于平衡状态 则 C 的电荷量和放置的位置是 A q 在 A 左侧距 A 为 L 处 B 2q 在 A 左侧距 A 为 L 2 处 C 4q 在 B 右侧距 B 为 L 处 D 2q 在 B 右侧距 B 为 3L 2 处 答案 C 2 电场强度的叠加与计算 知识导航 高二物理元旦资料包 3 经典例题 例 2如图所示 M N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点 O 点为半圆弧的圆心 两个带电量相等的异种点电荷分别置于 M N 两点时 O点的电场强度 大小为 E1 将置于 N 点处的点电荷移至 P点时 O点的场强大小变为 E2 则 E1与 E2 之比为 A B C D 答案 A 60MOP 2 11 2 2 3 3 2 3 等量电荷周围电场强度 电势分布 等量异种 等量同种 中垂线 中点向外 场强逐渐减小 中点向外 场强先增大后减小 方向水平 零等势面 场强为零 电势不为零 知识导航 高二物理元旦资料包 4 经典例题 例 3 2013天津卷 两个带等量正电的点电荷 固定在图中P Q 两点 MN 为 PQ 连线的中垂线 交 PQ 于 O点 A点为 MN上的一点 一带负电的试探电荷 q 从 A点由静止释放 只在静电 力作用下运动 取无限远处的电势为零 则 A q 由 A 向 O 的运动是匀加速直线运动 B q 由 A 向 O 运动的过程电势能逐渐减小 C q 运动到 O点时的动能最大 D q 运动到 O点时电势能为零 答案 BC 如图所示是真空中两个带等量异种电荷的点电荷 A B 周围的电场分布情况 图中O点为两点 电荷连线的中点 MN 为两点电荷连线的中垂线 OM ON 下列说法中正确的是 A 同一电荷在O M N 三点受到的电场力相同 B 同一电荷在O M N 三点的电势能相同 C O M N 三点的电场强度大小关系是 EM EN EO D 把另一自由电荷从 M点由静止释放 将沿 MON 做往复运动 答案 B 例 4 4 带电粒子运动的轨迹类问题 速度场力夹轨迹 轨迹凹侧电场力 场线场力需对齐 场力下游势能低 场线方向电势低 场线变密力变大 知识导航 高二物理元旦资料包 5 经典例题 例 5如图所示 虚线是某静电场的一簇等势线 边上标有电势的值 一带电粒子只在电场力 作用下恰能沿图中的实线从 A 经过 B 运动到 C 下列说法中正确的是 A 粒子一定带负电 B A 处场强大于 C 处场强 C 粒子在 A 处电势能大于在 C 处电势能 D 粒子从 A 到 B电场力所做的功大于从 B 到 C 电场力所做的功 答案 B 5 平行板电容器的动态分析 1 类典型的动态变化分析 知识导航 例 6如图所示 将平行板电容器两极板分别与电池的正 负极相接 两板间一带电微粒恰好 处于静止状态 现将下极板向上平移一小段距离 则在此过程中下列说法中正确 的是 A 电容器的带电荷量变大 B 电路中有顺时针方向的短暂电流 C 带电微粒仍将静止 D 带电微粒将向下做加速运动 答案 A 经典例题 高二物理元旦资料包 6 一个平行板电容器充电后 把电源断开 再用绝缘的工具把电容器的两金属板拉开一些 这 使 A 电容器中的电量增加 C 电容器的电压不变 B 电容器的电容增加 D 电容器的电压增加 答案 D 例 7 6 带电粒子在电场中的运动 直线 偏转 交变场 1 用动力学观点分析 2 用功能观点分析 匀强电场中 非匀强电场中 知识导航 例 8如图所示 真空中有一对相距为 d 的平行金属板 A 和 B 两板间电势差为 U 两板间的电场 为匀强电场 若一个质量为 m 电荷量为 q 的粒子 仅在静电力的作用下由静止开始从 A 板 向 B 板做匀加速直线运动并到达 B 板 则粒子在运动过程中加速度大小 a 粒子到达 B 板时的速度大小 v 答案 经典例题 2 a F 合 m E U d v 2 v2 0 2ad W qEd qU 1 2mv 2 1 2mv 2 0 W qU Ek2 Ek1 高二物理元旦资料包 7 7 带电粒子在电场中的偏转 1 运动规律 a 加速度 b 在电场中的运动时间 c 离开电场时的偏移量 d 离开电场时的偏转角 2 两个结论 a 不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的 偏转角度总是相同的 b 粒子经电场偏转后 末速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平 位移的中点 即O 到电场边缘的距离为 知识导航 a F m qE m qU md t l v0 y 1 2at 2 qUl2 2mv20d tan v y vx qUl mv20d l 2 高二物理元旦资料包 8 8 电学中的图像问题 E x x 知识导航 例 9示波器的示意图如图所示 金属丝发射出来的电子 带电量为 e 被加速后从金属板的小孔穿 出 进入偏转电场 电子在穿出偏转电场后沿直线前进 最后打在荧光屏上 设加速电压 U1 1640V 偏转极板长 l 4cm 偏转板间距 d 1cm 当电子加速后从两偏转板的正中央沿板平 行方向进入偏转电场 1 偏转电压U2为多大时 电子束打在荧光屏上偏转距离最大 2 如果偏转板右端到荧光屏的距离 L 20cm 则电子到达荧光屏时最大偏转距离y 为多少 答案 1 偏转电压为 U2为 205V 时 电子束打在荧光屏上偏转距离最大 2 如果偏转板右端到荧光屏的距离 L 20cm 则电子到达荧光屏时最大偏转距离y 为 0 055m 经典例题 高二物理元旦资料包 9 例11 空间某一静电场中 沿 x 轴的电势 分布如图所示 x 轴上两点 B C点电场强度在 x 方向上的分量分别是 则 A 小于 B 的方向沿 x 轴正方向 C 电荷在O点的电势能最大 D 电荷在O点受到的电场力在 x方向分量为零 答案 D B O C x Bx E Bx E Bx E Cx E Cx E 真空中相距为 3a 的两个点电荷 M N 分别固定于 x 轴上 x1 0 和 x2 3a 的两点上 在 它们连线上各点场强随 x 变化关系如图所示 以下判断中正确的是 A 点电荷 M N 一定为异种电荷 B 点电荷 M N 一定是同种电荷 C 点电荷 M N 所带电荷量的绝对值之比为 4 1 D x 2a 处的电势一定为零 答案 BC 例10 经典例题 高二物理元旦资料包 10 知识导航 二 恒定电流 1 电流的微观决定式 例12 有一横截面积为 S 的铜导线 流经其中的电流为 I 设每单位体积的导线内有 n 个自由电 子 电子电荷量为 e 此时电子的定向移动速率为 v 在 时间内 通过导体横截面的自由电子 数目可表示为 A B C D 答案 C 经典例题 t 知识导航 2 电功 电热 电功率 热功率的计算 1 电功 电热 电功率和热功率的区别 a 对纯电阻电路 电功等于电热 W Q UIt I2Rt b 对非纯电阻电路 电功大于电热 W Q c 对纯电阻电路 电功率等于热功率 P电 P热 UI I2R d 对非纯电阻电路 电功率大于热功率 P电 P热 高二物理元旦资料包 11 例13 在如图所示的电路中 输入电压U 8V 灯泡 L 标有 3V 6W 字样 电动机线圈的电 阻 RM 1 若灯泡恰能正常发光 下列说法正确的是 A 电动机的输入电压是 5V B 电动机的输出功率是 10W C 电动机的效率是 80 D 整个电路消耗的电功率是 16W 答案 AD 经典例题 知识导航 3 闭合电路欧姆定律 1 公式 a I 只适用于纯电阻电路 b E U外 Ir 适用于所有电路 4 动态电路 1 串反并同法 串反 是指某一电阻增大 或减小 时 与它串联或间接串联的 电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 或增大 并同 是指某一电阻 增大 或减小 时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 电功率都 将增大 或减小 E R r 高二物理元旦资料包 12 例14 如图 R1 R2和 R3皆为定值电阻 R4为滑动变阻器 电源电动势为 E 内阻为 r 设电流表 A 的读数为 I 电压表 V 的读数为 U 闭合电键 当 R4的滑动触头向 a 端移动时 下列判断中正 确的是 A I 变小 U 变小 B I 变小 U 变大 C I 变大 U 变小 D I 变大 U 变大 答案 A 经典例题 2 电路稳定时电容器的处理方法 a 当电容器与用电器串联的时候 电路稳定以后 电容器相当于一个断开的开关 b 当电容器与用电器并联的时候 电路稳定以后 电容器相当于一个电压表 c 电容器的电荷量变化量 Q C U 例15 在如图所示的电路中 电源的电动势 内阻 电阻 电容器的电容 电容器原来不带电 求接 通电键 K 后流过 R4的总电量 答案 3 0 3 0 1 10 2 10 3 30 4 35 100 4 Q2 0 10C 高二物理元旦资料包 13 知识导航 5 电源的电功率和效率 1 电源的总功率 P总 EI 2 电源内部消耗的功率 P内 I2r 3 电源的输出功率 a 任意电路 P出 UI 纯电阻电路 当 R r 时 电源的输出功率最大 为 P出 I2R E2R R r 2 E2 R r 2 R 4r Pm E 2 4r 例16 如图所示 R 为电阻箱 V为理想电压表 当电阻箱读数为 R1 2 时 电压表的读数为 U1 4V 当电阻箱 R2 5 时 电压表读数为 U2 5V 求 1 电源的电动势E 和内阻 r 2 当电阻箱 R 读数为多少时 电源的输出功率最大 最大值 Pm为多少 答案 1 6V 1 2 1 9W 经典例题 高二物理元旦资料包 14 知识导航 三 磁场 1 安培定则 2 磁场的叠加 磁感应强度为矢量 合成与分解遵循平行四边形定则 例17 三根平行的长直导线 分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点 三导线中电流方向 相同 A B 两导线中的电流大小相同 如图 3 所示 已知导线 A 在斜边中点O 处所产生的磁 场的磁感应强度大小为 B 导线 C 在斜边中点O 处所产生的磁场的磁感应强度大小为 2B 则 O 处的磁感应强度的大小和方向为 A 大小为 B 方向沿 OA 方向 B 大小为 方向竖直向下 C 大小为 2B 方向沿 OB 方向 D 大小为 2B 方向沿 OA 方向 答案 D 经典例题 2 2B 高二物理元旦资料包 15 知识导航 3 安培力的分析与计算 1 安培力的大小 计算安培力常用公式 F BIL 应用时要满足 a B 与 L 垂直 b L是有效长度 即垂直磁感应强度方向的长度 例18 如图所示 在与水平方向成 角的光滑平行金属轨道之间连接一个电源 电源电动势 为 内阻不计 轨道间距为 d 一根电阻为 质量为 m 的金属棒 ab 放在轨道上 整 个装置处在竖直向上的匀强磁场中 若不计轨道的电阻 金属棒 ab 恰好静止 求 1 匀强磁场的磁感应强度大小 2 ab 棒对轨道的压力大小 答案 1 B mgRtan Ed 2 N mg cos 经典例题 高二物理元旦资料包 16 知识导航 2 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 结论法 同引异斥 等效法 环形电流 小磁针 条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流 电流元法 分割为电流元 安培力方向 整段导体所受合力方向 运 动方向 左手定则 例19 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置 且两个线圈的圆心重合 如图所示 当两线圈中通以图示方向的电流时 从左向右看 线圈 L1将 A 不动 B 顺时针转动 C 逆时针转动 D 在纸面内平动 答案 B 经典例题 高二物理元旦资料包 17 知识导航 4 圆心的确定方法 速度垂线 弦的中垂线 5 带电粒子在有界匀强场里的运动 直线边界 圆形边界 1 直线边界 入射角 出射角 答案 如图所示 正 负电子垂直磁场方向沿与边界成 角的方向射入匀强磁 场中 则在磁场中的运动时间之比为 答案 1 5 2 情形三 圆形边界 沿径向射入必沿径向射出 t正t负 30 高二物理元旦资料包 18 例 20 如图所示 半径为 R 的圆形区域内存在着磁感应强度为 B 的匀强磁场 方向垂直于纸面向里 一带负电的粒子 不计重力 沿水平方向以速度 v正对圆心入射 通过磁场区域后速度方向 偏转了60 1 求粒子的比荷 及粒子在磁场中的运动时间 t 2 如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大 在保持原入射速度的基础上 需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离 d 为多少 答案 1 2 经典例题 q m 3 R 3v 3 3 R 知识导航 6 带电粒子在匀强磁场中运动的临界极值问题 例 21 如图所示 边界 OA 与 OC 之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场 边界 OA 上有一粒子源 S 某一时刻 从 S 平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子 不计粒子的重力及粒 子间的相互作用 所有粒子的初速度大小相同 经过一段时间有大量粒子从边界 OC 射出磁 场 已知 AOC 60 从边界 OC 射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于 T 为粒子在 磁场中运动的周期 则从边界 OC 射出的粒子在磁场中运动的最长时间为 A B C D 答案 B 经典例题 T 6 T 3 T 2 2T 3 5T 6 高二物理元旦资料包 19 知识导航 7 回旋加速器 1 回旋加速器中所加交变电压的频率 与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等 2 轨道半径 D 形盒中相邻的圆形轨道半 径之比 3 最大能量 在粒子电荷量 质量 m 和磁感应强度 B 一定的 情况下 回旋加速器的半径 R 越大 粒子的能量就越大 而粒子最终得到的能量 与极间加速电压的大小无关 加速电压大 少转几圈 加速电压小 多转几圈 4 加速次数和回旋圈数 加速次数 回旋圈数 5 运动时间 t tB tE f 1 T qB 2 m 22 kn n n mEmnqUmv rn qBqBqB 123 1 2 3 n r rrrn Ekm 1 2mv 2 q 2B2R2 2m km E n qU 2 n n c 磁场中的运动时间 d 电场中的运动时间 在电场中的运动可等效为初速度为零的匀加 速直线运动 在电场中运动的时间一般可以忽略 2 B T tn 2 E m nd t v f 高二物理元旦资料包 20 例 22 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器 其核心部分是两个 D 形金 属扁盒 两盒分别和一高频交流电源两极相接 以便在盒间窄缝中形成匀强电场 使粒子每穿 过狭缝都得到加速 两盒放在匀强磁场中 磁场方向垂直于盒底面 粒子源置于盒的圆心附近 若粒子源射出的粒子电荷量为 q 质量为 m 粒子最大回旋半径为Rmax 其运动轨迹如图 问 1 盒内有无电场 2 粒子在盒内做何种运动 3 所加交流电频率应是多大 粒子角速度为多大 4 粒子离开加速器时速度为多大 最大动能为多少 5 设两 D 形盒间电场的电势差为 U 盒间距离为 d 其电场均匀 求加速到上述能量所 需时间 答案 1 盒内无电场 2 带电粒子在盒内做匀速圆周运动 每次加速之后半径变大 3 角速度 4 最大动能 5 所以粒子在加速过程中的总时间 经典例题 1 2 qB f Tm 2 qB f m max max qBR v m 222 22 max maxmaxmax 1 22 q B R EmvR m maxmax 2 2 BRRd ttt U 总电磁 高二物理元旦资料包 21 知识导航 8 带电粒子在组合场中的运动 解题关键 抓住联系两个场的纽带 速度 例 23 如图所示 在 的空间中存在匀强电场 场强沿 轴负方向 在 的空间中 存在匀强磁场 磁场方向垂直 平面向外 一电荷量为 q 质量为 m 的带正电的粒子 经过 y 轴上 处的点 时速率为 v0 方向沿 轴正方向 然后经过 轴上 处的 P2点