2022年高考物理二轮复习专题强化练10高考常考的电学物理模型

专题强化练10高考常考的电学物理模型一、单项选择题1．如图所示，正方形线圈abcd固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里．当磁场的磁感应强度B随时间t变化时，该磁场对ab边的安培力大小恒定．下列描述B随t变化的图像中，可能正确的是（）2．如图甲所示，水平平行放置的光滑平行金属导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接有定值电阻几金属棒ab垂直放置在导轨上.现用平行于导轨向右的力F拉金属棒ab,金属棒ab的速度v随时间t的变化情况如图乙所示.不计金属棒和金属导轨的电阻，金属棒与导轨接触良好且无摩擦，则拉力F随时间t的变化规律可能是（）3.如图所示，两个水平平行放置的带电极板之间存在匀强电场，两个相同的带电粒子从两侧同一高度同时水平射入电场，经过时间t在电场中某点相遇.以下说法中正确的是（）若两粒子入射速度都变为原来的两倍，则两粒子从射入到相遇经过的时间为1t若两粒子入射速度都变为原来的两倍，则两粒子从射入到相遇经过的时间为1t若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍，则两粒子从射入到相遇经过的时间为

若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍，则两粒子从射入到相遇经过的时间为4．如图所示，虚线框abcd内存在着平行于线框平面的匀强电场或垂直于线框平面的匀强磁场，一带正电的粒子从be边上的P点以速度勺射入，在虚线框内运动到cd边上的Q点飞出，飞出时的速度大小也为勺，已知P、Q间距离为厶粒子在P、Q两点的速度方向与P、Q连线的夹角都为0(0<90°).粒子重力不计.下列说法中正确的是()若为匀强电场，场强方向可能与PQ平行若为匀强电场，粒子从P到Q的最小速度为e0sin0不论是电场还是磁场，都可以求出粒子从P到Q的时间若为匀强磁场，则磁场方向垂直纸面向内二、多项选择题互垂直的半径，一带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若该粒子以同样的速度从C点平行于AO方向进入磁场，贝％)粒子带负电只要粒子入射点在AB弧之间，粒子仍然从B点离开磁场入射点越靠近B点，粒子偏转角度越大入射点越靠近B点，粒子运动时间越短6•如图甲所示，平行金属导轨与水平面的夹角为37。，平行导轨间距L=1m，定值电阻的阻值R=3Q,虚线OO,下方是垂直于导轨平面向上的匀强磁场，不计导轨的电阻.将电阻r=lQ、质量m=0.1kg的金属棒ab从OO上方某处垂直导轨由静止释放，金属棒下滑过程中的vt图像如图乙所示.重力加速度g取10m/s2,sin37。=0.6，贝％)A．ab棒下滑过程中受到的摩擦力为0.1N匀强磁场的磁感应强度大小为1Tab棒下滑过程中前0.2s通过电阻R的电荷量为0.025Cab棒在磁场中下滑的前0.1s过程中电阻R产生的热量为3.75X10-2J三、非选择题[2021・山东卷]某离子实验装置的基本原理如图甲所示.1区宽度为〃，左边界与x轴垂直交于坐标原点O,其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；II区宽度为厶左边界与x轴垂直交于O1点，右边界与x轴垂直交于O2点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场.测试板垂直x轴置于II区右边界，其中心C与O2点重合•从离子源不断飘出电荷量为g、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向过O点，依次经I区、II区，恰好到达测试板中心C.已知离子刚进入II区时速度方向与x轴正方向的夹角为0•忽略离子间的相互作用，不计重力.求离子在I区中运动时速度的大小v；求II区内电场强度的大小E；保持上述条件不变，将II区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)、方向相反且平行y轴的匀强磁场，如图乙所示.为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点，需沿x轴移动测试板，求移动后C到O1的距离s.哥甲圏乙[2021•上海卷]如图(a)所示，竖直放置的足够长的光滑平行导轨，宽L=0.75m,导轨位于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B=0.8T.一根电阻不计的金属棒跨接在导轨上，上方接如图所示的电路，R0=1O。，R为一电阻性元件•开关S断开时，金属棒由静止释放，其从下落到做匀速运动的过程中R的U—I图线如图(b)所示.g取10m/s2.XXXXKXXXXKXXXXX求金属棒做匀速直线运动时的速度；求金属棒的质量；若金属棒匀速运动一段时间后，开关S闭合，求经过足够长时间后金属棒的动能.1.解析：设正方形线圈的边长为厶电阻为R.当磁感应强度发生变化时，线圈中产生的感应电动势=^BL，感应电流I=E，则ab边所受安培力F=BIL』^BL，ABAB安培力大小恒定，若磁感应强度B增大，则NB减小；若B减小，则7B增大，选项B正确.答案：BEB2L2v2.解析：根据E=BLv，I=e，F=BIL，得F=二，由图像知，金属棒ab做R安安R匀加速运动，有v=at，根据牛顿第二定律得F—F=ma，联立得F=t+ma,可知F安R与t是线性关系，Ft图像是不过原点的向上倾斜的直线，B正确.答案：B解析：两粒子做类平抛运动，在平行于带电极板方向做匀速直线运动，设两粒子入射速度分别为V]、v2，经过时间t在电场中某点相遇，则有x=(V]+v2)t,若两粒子入射速度都变为原来的两倍，经过时间t]在电场中某点相遇，则有x=(2v1+2v2)t],解得t]=2，故A正确，B错误；若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍，经过时间t2在电场中某点相遇，则有X=(V1+V2)》2，解得t2=t，故C、D错误.答案：AL

v0cos8解析：虚线框内若为匀强电场，则带电粒子从P到0做类平抛运动，运动轨迹为抛物线，根据对称性，电场方向应与PQ垂直，其最小速度为v0cos8L

v0cos8若为匀强磁场，根据左手定则，磁场方向应垂直纸面向外,D错误.若为电场，则t=s28RL若为磁场，粒子在磁场中的偏转角为28,圆心角也为28,则t=s=28R,Rsin8=,v0v02解得t=8解得t=8・Lv0sin8故C正确.答案：C答案：C迹半径等于BO,当粒子从C点沿AO方向射入磁场时，粒子的运动轨迹如图所示，设对应的圆心角为e2,运动的轨迹半径也为BO,粒子做圆周运动的轨迹半径等于磁场圆的半径,磁场区域圆的圆心O、轨迹圆的圆心O］以及粒子进出磁场的两点构成一个菱形，由于O1C和OB平行，所以粒子一定从B点离开磁场，故选项B正确；由图可得此时粒子偏转角等于ZBOC，即入射点越靠近B点对应的偏转角度越小，运动时间越短，故选项C错误，D正确．答案：BD_Av0.5=At6.解析：_Av0.5=Atm/s2=5m/s2，前0.1s，由牛顿第二定律有mgsinB~f=ma，代入数据得f_0.1N,选项A正确；0.1s后ab棒做匀速运动，有mgsin0—f—FA=0,而FA=BIL=B・只卄LA①B・AsqR+rR+r=3+1C=0.025C,选项C正确；ab棒在磁场中下滑的前0.1s过程中的电流I=R+r='X+X。.5A=0.25A，电阻R产生的热量Q=l2Rt=B2L2VR+r,联立解得B=2T,选项B错误；ab棒下滑过程中前0.2s通过电阻R的电荷量为0.252X3X0.1J=1.875X10—J,选项D错误.答案：AC7.解析：（1）设离子在I区内做匀速圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律得qvB0=V2m—r根据几何关系得sine=d联立解得v=ms^（2）离子在11区内只受电场力，％方向做匀速直线运动，尹方向做匀变速直线运动，设从进入电场到击中测试板中心C的时间为t,y方向的位移为y0，加速度大小为a,由牛顿第二定律得qE=ma由运动的合成与分解得L=vtcos0,y0=—r（1—cos0）,y0=vtsin0—*at2,2qB2d2（dd\联立得E=0~7\Ltan〃+~—71mL^tamO\sin3tan8丿（3）11区内填充磁场后，将离子的初速度沿平行x轴和平行尹轴分解，则有vx=vcos3、

vy=vsin3,则离子在平行y轴方向的运动与（2）中完全相同，离子在垂直y轴的平面内做

匀速圆周运动，如图所示•设左侧部分的圆心角为血圆周运动的半径为儿运动轨迹长度a+恳

na2为化由几何关系得a=3，l=2nX2nrr^~2nX2nr『离子在II区内的运动时间不变，故有vc而=产亦C到O］的距离s=2”sina+r，8.解析：（1）由图（b）可知，电压表的示数为6V时金属棒的运动达到稳定状态，即开始做匀速运动，由于金属棒的电阻不计，则电压表的示数等于金属棒中产生的感应电动势由法拉第电磁感应定律得E=BLv,E6解得v=BL=0.8X0.75m"s=10m/s.（2）金属棒匀速运动时其合力为零，则金属棒的重力等于安培力，即mg=F安安又F=BIL安由图（b）可知，金属棒匀速运动时通过金属棒的电流为/=0.5A联立并代入数据解得m=0.03kg.（3）闭合开关S瞬间，流过金属棒的电流增大，则金属棒所受的安培力增大，金属棒开始做减速运动，金属棒中产生的感应电动势逐渐减小，电流逐渐减小，安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，当安培力再次等于重