2017各分类汇编 电学

1、 电场 磁场 复合场 电磁感应 交流电 电学实验 编辑2017-1 电场。若只将它们之间F2017ddch-15已知两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为 r的距离变为2，则它们之间的万有引力大小为 11FFFF 4 DA C2B 24fvs2017-1-11-1真空中两相同的带等量异号电荷的金属小球A和B (均可看做点电荷)，分别固定在两处，它们之间的距离远远大于小球的直径，两球间静电力大小为 F。现用一个不带电的同样的绝缘金属小球C与A接触，然后移开C，此时A、B球间的静电力大小为 2FF DF C 2AF B32 如图所示，两条不等长的细线一端固定在同一点，另一端分别拴两个带同种2

2、017yds-15、q、，质量分别为m电荷的小球，两小球所带的电荷量分别为q ll2，当两小球静止时恰好处于同一水平线上，且m，则造成2 的原因是 mBm mA D qCU可得根据U=Ed，强大于cd处的场强。2 图cdab 所以这样的电场不可能存在。 2015 +双星 势能卫星宇宙速度 2017h1-24（20分）（1）科学家发现，除了类似太阳系的恒星-行星系统，还存在许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙有了较深刻的认识。双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度（直径）都远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理。已知某双星系统中每个星体的质量都是M

3、，两者相距L，它0们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，引力常量为G。 求： 该双星系统中星体的加速度大小a； 圆周 滑冰模型 该双星系统的运动周期T。 （2）微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性。对于氢原子模型，因为原子核的质量远大于电子质量，可以忽略原子核的运动，形成类似天文学中的恒星-行星系统，记为模型。另一种模型认为氢原子的核外电子并非绕核旋转，而是类似天文学中的双星系统，核外电子和原子核依靠库仑力作用使它们同时绕彼此连线上某一点做匀速圆周运动，记为模型。已知核外电子的质量为m，氢原子核的质量为M，二者相距为r，静电力常量为k，电子和氢原子核的电荷量大小均为e。 模型、中系统的总动能

4、分别用E、 E表示，请推理分析，比较E、 E的kkkk大小关系； 模型、中核外电子做匀速圆周运动的周期分别用T、T表示，通常情况下氢原子的研究采用模型的方案，请从周期的角度分析这样简化处理的合理性。 误差分析 17专题类比思想 ：电荷 地球 双星 双电荷 10 2GM 分） （20分）（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有：2240a?M 02LGM解得 （1分）0?a 2L2?L4 1由运动学公式可知，分）（?a? 22TL 分）（解得 ?2TG20对于电子绕核的运动，根据库仑定v（2）模型中，设电子和原子核的速度分别为22mvke? 分）（1律和牛顿第二定律有 2rr2ke12 分）解得：

5、（2?E?mv kr22，原子核的运动rv，电子的运动半径为、模型中，设电子和原子核的速度分别为v112 。根据库仑定律和牛顿第二定律半径为r22ke122mvke2 1，解得分）（对电子有：rmv?E=1? 1k112 r222rr12ke122Mvke2r?=EMv 分），解得（对于原子核有：12= 2k222 r222rr222keke 分）=（3 E系统的总动能：E=E+?(r?r)k2kk1 212r22r 分）即在这两种模型中，系统的总动能相等。（1 模型中，根据库仑定律和牛顿第二定律有3222?mr44ke 2分），解得（1?Tr?m 222keTr 分）T（1模型中，电子和原子

6、核的周期相同，均为 根据库仑定律和牛顿第二定律22?4ke22Tke 解得 对电子有 ，r?m?r 112222?Trmr422keT22?4ke解得， 对原子核有 ?rrM? 2 222?Mr422Tr32?mMr4，将以上两式代入，可解得=r因 r+r（2分）2?T21 2)mMke(? TmM? （ 1分）所以有 ? MT 电子引起的颤动忽略 分）1m，可得TT，所以采用模型更简单方便。（M因为 2017dch-22（16分） 11 高处水平抛出。不hq的小球，以初速度v自如图所示，将一个质量为m、电荷量为+0 。计空气阻力影响。重力加速度为g ）求小球落地点与抛出点的水平距离。（1）若

7、在空间中加一个匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的2（ 场强大小及方向。）中电场外，再加一个垂直纸面的匀强磁场，小球水平抛出后2（3）若在空间中除加（ ，求磁场的磁感应强度大小及方向。做匀速圆周运动，且落地点与抛出点的水平距离也为hv 0 h 分）22（16 ）小球做平抛运动（1ts=v 有 012gt?h 2h2v=s 解得小球落地点与抛出点的水平距离 0g 2）空间只存在匀强电场，小球做匀速直线运动，小球所受合力为零（qEmg= 根据平衡条件，有 mg?E 解得 电场强度大小 q 电场方向：竖直向上 （3）空间同时存在匀强电场和匀强磁场，小球做匀速圆周运动，洛仑兹力充当向

8、心力 设圆周运动的半径为R2v0mqvB? 根据牛顿第二定律有 0Rh=R 由题推理几何关系可知 mv0=B 解得磁感应强度大小 hq 磁场方向：垂直于纸面向外 分）2017d2-23（18q 带电粒子的电荷量与其质量之比称为比荷（），是带电粒子的基本参量之一。 m是金属板制成的阴真空玻璃管中K如图1所示是汤姆孙用来测定电子比荷的实验装置，中、，经过两块平行铝板、发出的射线被加速后穿过带有狭缝的极板极，由阴极KABCD12 间无电压，电子将打在荧DC、心轴线后打在玻璃管右侧的荧光屏上形成光点。若平行铝板点与OO点，D间施加偏转电压U，则电子将打在光屏上的中心O点；若在平行铝板C、11间施加一个

9、方向垂直于、DCO点的竖直间距为h，水平间距可忽略不计。若再在平行铝板，则电子在荧光屏上产生的光点又回B的匀强磁场（图中未画出）纸面向里、磁感应强度为点，它们的右端到荧光屏中心O的长度均为L，板间距离为d到O点。已知平行铝板C、D1 L，不计电子的重力和电子间的相互作用。的水平距离为2 O1dK LL2 1 1 图 求电子刚进入平行铝板C、D间时速度的大小； 推导出电子比荷的表达式； 伽利略曾通过逻辑推理得知：在同一高度同时由静止释放两个质量不同的铁球，只在重力作用下，它们可以同时落地。那么静电场中的不同带电粒子是否也会出现“同时落地”的现象呢？ A 比如，在图2所示的静电场中的A点先后由静止

10、释放两个带电粒B 子，它们只在电场力作用下运动到B点。请你分析说明：若要两个带电粒子从A运动到B所用时间相同（即实现“同时落地”），则必须满足什么条件？ 图2 23（18分） （1）平行铝板C、D间同时存在电场、磁场时，电子在电场力与洛伦兹力的共同作用下沿中心轴线运动，电子受力平衡。 设电子进入平行铝板C、D时的速度为v，电子质量为m，电荷量为e evB?eE 由平衡条件有 U=E 两极板间电场强度 dU=v 解得 Bd（2）平行铝板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，水平方向做匀速运动，在竖直方向做匀加速运动（设其加速度为a） L1?t 电子在电场中的运动时间 1v由牛顿第二定律有 eE=

11、ma eU=a 解得加速度 md2eUL121y?at? 电子射出极板时竖直方向的偏转距离 11222mdv13 eUL1=at电子射出极板时竖直方向的分速度为 v 1ymdvL2 电子离开极板间电场后做匀速直线运动，经时间t到达荧光屏，t= 22vLeUL21 t电子在时间内在竖直方向运动的距离 y=vt= 2y222md这样，电子在竖直方向上的偏移的总距1Uh2e= 解得电子比荷 2dB+2L)mL(L211 的过程中均做初速度为零的变加速直线运动。如果它们经过B（3）带电粒子由A运动到的运动情况也完全相同，它们从B任意相同位置时加速度相同，那么它们从A运动到 所用时间就相同。A运动到BE

12、q=a所用时间相同，则B带电粒子的加速度。若要两个带电粒子从A运动到 mq ）相同。需要它们的比荷（ m 说明：其他方法正确同样给分。 所示，真空玻璃管内，加热9（18分）如图2017h2-23 K发出的电子（初速度可忽略不计）经阳极A与阴极的阴极KM K O 的小孔射出，U形成的加速电场加速后，从阳极A之间的电压1A N 的左端中点以平行于极、N由水平放置的平行正对偏转极板MP 两极板间无电压，、N板的方向射入两极板之间的区域。若MLL2 1 两极板间、N电子将沿水平直线打在荧光屏上的O点；若在M9 图，形成平行纸面的偏转电场，则电子将打在荧光屏上加电压U2的同时，再加方向垂直纸面的匀强磁场

13、，则电子将能U点；若在M、N极板间加电压的P2、两极LM、N两极板长均为，电荷量为重新打在荧光屏上的O点。已知电子质量为me，1 。板间距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L2 （1）忽略电子所受重力及它们之间的相互作用力，求： A小孔射出时速度v的大小；电子从阳极0 的大小。电子重新打在荧光屏上O点时，所加匀强磁场的磁感应强度B）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最2（如在计算电子打在荧光屏上的位因此这种处理是合理的。终的计算结果并没有太大的影响，可以忽略电子所受的重板间的偏转电场后运动到荧光屏的过程，M、N置时，对于电子离开-22，1010mV，d=4.0力

14、。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知U=2.022-19-2-31 ，重力加速度g=10m/s。C，L=5.010m，L=0.10m9.1m=10，kge=1.61021 分）23（18 ） 对于电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有（112 分）（3=eUmv10 2eU21 1（分）=解得 v0m 分）（做匀速直线运动，所受合力为零v 加磁场后，电子沿水平方向以2014 2分）B（即eU/d=ev02Um2（2分） B=解得 2deU1（2）电子通过偏转电场的时间t=L/v（1分） 110LeU12 分）（2电子离开偏转电场时沿垂直偏转极板方向的速度分量v=at=1yy

15、 vdm0电子离开偏转电场到荧光屏的运动时间 t=L/v（1分） 022若不计重力，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的位移 eULL221（1分） =vty2y1 2dmv0若考虑到重力的作用，则电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的2L11LLeU21222（1分） g+gt=位移 y=vt+222y 22dmv22v00由于重力影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移增加量2L12为 y=y-y=g 12 22v0由于重力的影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移的增加量与忽略电子所受重力时的位移的比值 ?yg

16、Ldm2? -14分）1（10 y2eUL112即重力对电子打在荧光屏上的位置影响非常小，所以计算电子偏转量时可以忽略电子所受的重力。（1分） 2017h2-24（20分）光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量，可以利用转换测量量的方法进行测量。 （1）如图10所示为研究某光电管发生光电效应的电路图，当用频率为的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图11所示的I-U图象。根据图象求光电子的最大初动能E和金属K的逸出功W。已知电子所带电荷量km为e，图象中U、I、入射光的频率及普朗克常量h均为已知量。 mc 2 r B I IA K mA

17、V O O 电源 A -UO 1U c U12 图图11 图10 图13 所示，真（2）12有研究者设计了如下的测量光电子最大初动能的方法。研究装置如图空中放置的两个平行正对金属板可以作为光电转换装置。用频率一定的细激光束照射A板中心O，板中心O点附近将有大量的电子吸收光子的能量而逸出。B板上涂有特殊材料，当电子打在B板上时会在落点处留有可观察的痕迹。若认为所有逸出的电子都以同样大小的速度从O点逸出，且沿各个不同的方向均匀分布，金属板的正对面积足够大（保证所有逸出的电子都不会射出两极板所围的区域），光照条件保持不变。已知A、B两极板间的距离为d，电子所带电荷量为e，电子所受重力及它们之间的相互

18、作用力均可忽略不计。 通过外接可调稳压电源给A、B两极板间加上一定的电压，A板接电源的负极，由O点逸出的电子打在B板上的最大区域范围为一个圆形，且圆形的半径随A、B两极板间的电压变化而改变。通过实验测出了一系列A、B两极板间的电压值U与对应的电子打在B板2-1/U图象，测得图线的斜率为所示的r的值，并画出了如图13rk。上的最大圆形区域半径请根据图象，通过分析计算，求出电子从A板逸出时的初动能； 若将A板换为另一种金属材料，且将其与可调稳压电源的正极连接，B板与该电源的15 负极连接，当两极板间电压为U时，电子打在B板上的最大区域范围仍为一个圆，测得圆0的半径为R。改变两极板间的电压大小，发现

19、电子打在B板上的范围也在发生相应的变化。为使B板上没有电子落点的痕迹，试通过计算分析两金属板间的电压需满足什么条件？ 24（20分） （1）由题中图11可知，光电效应的反向截止电压为U，根据动能定理可得，光电子c的最大初动能 E=eU（3分） kmc 根据爱因斯坦光电效应方程可知，金属K的逸出功W=h- eU（3分） c（2）打在电子分布区域边缘的电子，其初速度方向平行于A板表面，做匀变速曲线（类平抛）运动。（1分） 设两板间的电压为U，电子的质量为m，初速度为v，在两板间运动的加速度大小为0eU?a 1dm（1分） ，则根据牛顿定律有：ta，飞行时间为1112tad? 112 （对于垂直于极

20、板方向的运动有1分） 电子分布圆形区域的半径为 r=vt （1分） 1021d422mv?r 02eU 分）（2 联立上述三式可解得22Ed4Ed412kk?r?k eUe2 分）（1即 1/U图象中的 ，所以r-ke?E k2d4 分）（1 因此初动能eU0?a 2dm电子在两极板间运动的加速度 设打在落点区域边缘的电子从O点向出时沿垂直极板的方向的速度为v，平行极板方y向的速度为v，电子在两极板间运动的时间为t，落点区域边缘处电子到达B板上时速度方2x向平行于B板。则 2=2ad （1分）沿垂直极板方向上有 v 2y v=at（1分） y 2 2 沿平行极板方向上有 R= v t，（1分）

21、 2x 22vv?yx =从O点逸出光电子的速度vm2R12mv?eU(1?) 0m2d24 1分）（=式可解得，电子的初动能E联立上述4km设沿垂直极板方向射出的电子刚好不能达到B板时两板间的电压为U，根据动能定理m有 E=eU mkm2RU(1?) 02d4=U 解得，（1分）m为使B板上没有电子落点的痕迹，则两金属板间的电压应满足的条件是 2RU(1?) 02d4 1分）（U 16 磁场 svd2017-1-11-6来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图5所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，

22、使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况地理北极 的判断，下列说法中正确的是则且沿地球赤道平面射向地心，A若带电粒子带正电，赤道 由于地磁场的作用将向东偏转若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则B 由于地磁场的作用将向北偏转 地理南极且沿垂直地球赤道平面射向地心，若带电粒子带负电，C5 图则由于地磁场的作用将向南偏转 D若带电粒子沿垂直地球赤道平面射向地心，它可能在地磁场中做匀速圆周运动 2017dfch-18如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属a 之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温QP、板 R 下电离的气体，

23、含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场b P S 相连接。下列说法正Q与电阻R的方向喷入磁场。把P、N 确的是Q AQ板的电势高于P板的电势 BR方向的电流向a中有由b R若只改变磁场强弱，中电流保持不变C 等离子体 D若只增大粒子入射速度，R中电流增大 当将一块长方体形状的半导体材料样品的表面垂直磁场方向置于磁场中，srm2017-1-11-10在半导体材料与电流和磁场方向垂直的两个此半导体材料中通有与磁场方向垂直的电流时，相应的将具有产生的电压称为霍尔电压，侧面会出现一定的电压，这种现象称为霍尔效应， 这样性质的半导体材料样品就称为霍尔元件。所示，利用电磁铁产生磁场，9如图 R E毫伏表检毫

24、安表检测输入霍尔元件的电流， R1 S222 铁芯测霍尔元件输出的霍尔电压。已知图中的霍1 霍尔元件 A 4 尔元件是P型半导体，与金属导体不同，它C 2 3 内部形成电流的“载流子”是空穴（空穴可视B S E 11为能自由移动带正电的粒子）。图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开图9 关S、S闭合后，电流表A和电表B、C21都有明显示数，下列说法中正确的是 A电表B为毫伏表，电表C为毫安表 B接线端2的电势高于接线端4的电势 17 若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则C 毫伏表的示数将保持不变 R、增大R，则毫伏表示数一定增大D若适当减小21

25、装置。“气泡室”2017smx1-17在粒子物理学的研究中，经常应用 气泡室中的液体时能量降低，在它的周围有气泡形成，粒子通过 显示出它的径迹。如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片，乙两粒子的下列有关甲、气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场中。 判断正确的是 B乙粒子带负电 A甲粒子带正电 向d运动 D乙粒子从cC甲粒子从b向a运动 画图-列方程 北京磁场 2015继续 反冲爆炸动量守恒 火箭发射原理喷出质量不计放大衰变爆炸前后点Msrv2017h1-18在匀强磁场中有一带正电的粒子甲做匀速圆周运动，当它运动到3时，突然向与原运动相反的方向放出一个不带电的粒子乙，形成一个新的粒子丙。如图所示，用实线表示粒子甲运动的轨迹，虚线表示粒子丙运动的轨迹。若不计粒子所受重力 及空气阻力的影响，则粒子甲和粒子丙运动的轨迹可能是 丙 丙 丙 丙 M M M M 甲 甲甲 甲 C B A D 3 图 、平行放置，它们所（2017-1-11-148分）如图15所示，两根倾斜直金属导轨MNPQ，两轨道之间37o构成的轨道平面与水平面之间的夹角=rab的均匀直金属杆的距离L=0.50m