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2022年高考物理压轴题预测之电磁综合计算题压轴题

更新时间:2022-03-21 浏览次数:83 类型:三轮冲刺
一、计算题
  • 1. (2021高三上·南昌开学考) 如图甲所示,两条相距l=2m的水平粗糙导轨左端接一定值电阻 时,一质量 、阻值为r的金属杆,在水平外力的作用下由静止开始向右运动, 末到达 右侧为一匀强磁场,磁感应强度 ,方向垂直纸面向内。当金属杆到达 (含 )后,保持外力的功率P不变,金属杆进入磁场 末开始做匀速直线运动。整个过程金属杆的v—t图像如图乙所示若导轨电阻忽略不计,杆和导轨始终垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数 ,重力加速度

    1. (1) 求金属杆进入磁场后外力F的功率P;
    2. (2) 若前8s回路产生的总焦耳热为 ,求金属杆在磁场中运动的位移大小;
    3. (3) 求定值电阻R与金属杆的阻值r的比值。
  • 2. (2017·天津)

    平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力,为:

    1. (1) 粒子到达O点时速度的大小和方向;

    2. (2) 电场强度和磁感应强度的大小之比。

  • 3. (2017·天津)

    电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E , 电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l , 电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN , 垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:

    1. (1) 磁场的方向;

    2. (2) MN刚开始运动时加速度a的大小;

    3. (3) MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。

  • 4. (2017·北京)

    如图所示,长l=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球所带电荷量q=1.0×10﹣6 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10m/s2 , sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:


    1. (1) 小球所受电场力F的大小.

    2. (2) 小球的质量m.

    3. (3) 将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小.

  • 5. (2017·济南模拟)

    如图所示,水平放置的矩形金属框ABCD置于磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,其平面与磁场方向垂直,边AB与CD的距离为0.1m.金属框的左端所连电阻R1=1Ω,右端所连电阻R2=2Ω,导体棒EF长0.1m,垂直于AB边放置且与金属框接触良好,其余电阻不计.当导体棒EF以10m/s的速度向右匀速运动时,求:

    1. (1) 导体棒EF上产生的感应电动势的大小;

    2. (2) 导体棒EF中的电流;

    3. (3) 电阻R1消耗的电功率.

  • 6. (2019高二下·吉林月考) 如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻.处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.

    1. (1) 求初始时刻导体棒受到的安培力.
    2. (2) 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep , 则这一过程中安培力做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
    3. (3) 导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
  • 7. (2018高二上·平谷期末) 如图所示,两平行金属板间距为 ,电势差为 ,板间电场可视为匀强电场,金属板下方分布有理想边界的匀强磁场,磁感应强度为 。一个带电量为 、质量为 的粒子,由静止开始,经电场加速后垂直于磁场边界进入磁场。忽略重力的影响。

     

    1. (1) 求粒子从加速电场射出时的速度大小v
    2. (2) 画出粒子在磁场中运动的轨迹
    3. (3) 粒子在磁场中运动的时间t
  • 8. (2017·新课标Ⅱ卷)

    如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场.自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和﹣q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出.小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开.已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍.不计空气阻力,重力加速度大小为g.求

    1. (1) M与N在电场中沿水平方向的位移之比;

    2. (2) A点距电场上边界的高度;

    3. (3) 该电场的电场强度大小.

  • 9. (2017·丰台模拟)

    如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内,两导轨间的距离为L,导轨间连接一个定值电阻,阻值为R,导轨上放一质量为m,电阻为r= R的金属杆ab,金属杆始终与导轨连接良好,其余电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里.重力加速度为g,现让金属杆从虚线水平位置处由静止释放.

    1. (1) 求金属杆的最大速度vm

    2. (2) 若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,金属杆下落的位移为x,经历的时间为t,为了求出电阻R上产生的焦耳热Q,某同学做了如下解答:

      v= ①I= ②Q=I2Rt③

      联立①②③式求解出Q.

      请判断该同学的做法是否正确;若正确请说明理由,若不正确请写出正确解答.

    3. (3) 在金属杆达最大速度后继续下落的过程中,通过公式推导验证:在△t时间内,重力对金属杆所做的功WG等于电路获得的电能W , 也等于整个电路中产生的焦耳热Q.

  • 10. (2017高二下·河南期中)

    轻质细线吊着一质量为m=0.32kg,边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω.边长为 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g=10m/s2 . 求:

    1. (1) 在前t0时间内线圈中产生的电动势;

    2. (2) 在前t0时间内线圈的电功率;

    3. (3) 求t0的值.

  • 11. (2016高二上·威海开学考)

    如图所示,有一电子(电量为e、质量为m)经电压U加速后,沿平行金属板A、B中心线进入两板,A、B板间距为d、长度为L,A、B板间电压也为U,屏CD足够大,距离A、B板右边缘3L,AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直.试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离.

  • 12. (2016高二上·襄阳开学考)

    如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场线方向成60°角,一个电荷量为q=3×10﹣8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10﹣7J,求:

    1. (1) 匀强电场的场强E;

    2. (2) 电荷从b移到c,电场力做的功W2

    3. (3) a、c两点间的电势差Uac

  • 13. (2016高二上·平湖期中)

    据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁场加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=0.30kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s,求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响.

  • 14. (2016高二上·西安期中)

    如图所示是质谱仪的工作原理示意图.设法使某种电荷量为q的正离子导入容器A中,离子再从狭缝S1飘入电压为U的加速电场,初速度不计.再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场中,射入方向垂直于磁场区的界面PQ.最后离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线.若测得细线到狭缝S3的距离为d,请导出离子的质量m的表达式.

  • 15. (2016高二上·临川期中)

    匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形.AB=4cm,BC=3cm,把电荷量为q=﹣2×10﹣10C的点电荷从A点移到B时,电场力做功4.8×10﹣8J,从B点移到电C点时,克服电场力做功4.8×10﹣8J,若取B点的电势为零,求A、C两点的电势和场强的大小及方向.(要求方向在图中画出)

  • 16. (2016高二上·灌南期中)

    如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m.质量为6×10﹣2 kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2

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