【物理】2020届一轮复习人教版 电磁学 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 电磁学 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 电磁学 课时作业 ‎22．（16分）如图所示，一静止的电子经过电压为U的电场加速后，立即射入偏转匀强电场中，射入方向与偏转电场的方向垂直，射入点为A，最终电子从B点离开偏转电场。已知偏转电场的电场强度大小为E，方向竖直向上（如图所示），电子的电荷量为e，质量为m，重力忽略不计。求：‎ ‎ ‎ ‎（1）电子进入偏转电场时的速度v0；‎ ‎（2）若将加速电场的电压提高为原来的2倍，使电子仍从B点经过，则偏转电场的电场强度E1应该变为原来的多少倍？‎ ‎（3）若在偏转电场区域加上垂直纸面向外的匀强磁场，使电子从A点射入该相互垂直的电场和磁场共同存在的区域沿直线运动，求所加磁场的磁感应强度大小。‎ ‎【答案】：（1）； （2）场强E增大为原来的2倍； （3）‎ ‎【考点】：带电粒子在匀强电场中的匀变速直线、类平抛运动，在正交匀强电场和磁场中的匀速直线运动。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）电子在电场中的加速，由动能定理得：‎ ‎ 所以，‎ ‎（2）设电子的水平位移为x，电子的竖直偏移量为y，则有：‎ ‎ ‎ ‎ 联立解得：‎ ‎ 根据题意可知x、y均不变，当U增大到原来的2倍，场强E也增大为原来的2倍。‎ ‎（3）电子做直线运动 ‎ ‎【2019海淀二模】‎ ‎22．（16分）‎ 电磁轨道炮的加速原理如图所示。金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离L＝‎0.10 m，导轨长s＝‎5.0 m，炮弹质量m＝‎0.030 kg。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v＝2.0×‎103 m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：‎ ‎ ‎ ‎（1）炮弹在两导轨间的加速度大小a；‎ ‎（2）炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F；‎ ‎（3）通过导轨的电流I。‎ ‎【答案】：（1）a＝4.0×‎105 m/s2 ； （2）F＝1.2×104 N； （3）I＝6.0×‎104 A。‎ ‎【考点】：乙高科技模型——电磁轨道炮为背景，考查匀变速直线运动规律、牛顿第二定律、安培力的计算。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2＝2as ‎ 则 ‎ 解得 a＝4.0×‎105 m/s2 （6分）‎ ‎（2）忽略摩擦力与重力的影响，合外力则为安培力，所以F＝ma ‎ 解得F＝1.2×104 N （4分）‎ ‎（3）炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝ILB ‎ 解得I＝6.0×‎104 A （6分）‎ ‎【2019海淀二模反馈】‎ ‎22．（16分）‎ 电磁轨道炮的加速原理如图所示。金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道接触良好。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离L，导轨长s，炮弹质量m。导轨上电流为I，方向如图中箭头所示。若炮弹出口速度为v，忽略摩擦力与重力的影响。求：‎ ‎ ‎ ‎（1）炮弹在两导轨间的加速度大小a；‎ ‎（2）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？‎ ‎（3）磁场力的最大功率为多大。‎ ‎【答案】：（1）； （2）； （3）。‎ ‎【考点】：以高科技模型——电磁轨道炮为背景，考查匀变速直线运动规律、牛顿第二定律、功率的计算等。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）弹体在磁场力的作用下做匀加速直线运动，‎ ‎ ‎ ‎（2） ‎ ‎（3）‎ ‎【2019昌平二模】‎ ‎22．（16分）‎ 如图12所示，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。已知两板间的电势差为U，距离为d；匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从A点沿水平方向射入到两板之间，恰好沿直线从M点射出；如果撤去磁场，粒子从N点射出。M、N两点间的距离为 h。不计粒子的重力。求：‎ ‎ ‎ ‎（1）匀强电场场强的大小E；‎ ‎（2）粒子从A点射入时的速度大小v0；‎ ‎（3）粒子从N点射出时的动能Ek。‎ ‎【答案】：（1）； （2）； （3）。‎ ‎【考点】：以带电粒子在正交匀强电、磁场中的匀速直线和匀强电场中的类平抛两种运动形式，考查共点力的平衡条件、动能定理、重要的力电基本公式等知识。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）电场强度　 （4分）‎ ‎（2）粒子做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反。‎ ‎ （4分）‎ 解得　 （2分）‎ ‎（3）粒子从N点射出，由动能定理得：‎ ‎ （4分）‎ 解得　 （2分） ‎ ‎【2019丰台二模】‎ ‎22．（16分）‎ 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。‎ ‎ ‎ ‎（1）请判断带电粒子的电性；‎ ‎（2）求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；‎ ‎（3）为使该粒子进入磁场时做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小和方向。‎ ‎【答案】：（1）粒子带正电； （2） ， ； （3），方向水平向右。‎ ‎【考点】：以带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动、在正交的电磁场中的匀速直线运动为背景，考查左手定则、牛顿第二定律、共点力平衡条件的基本应用。‎ ‎【解析】：‎ ‎（1）（2分）由左手定则可判断粒子带正电 ‎（2）（8分）洛伦兹力提供向心力，有 ‎ 带电粒子做匀速圆周运动的半径 ‎ 匀速圆周运动的周期 ‎ ‎（3）（6分）粒子受电场力，洛伦兹力 粒子做匀速直线运动，有。则场强E的大小为 方向水平向右。‎ ‎【2019朝阳二模】‎ ‎22．（16分）‎ 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，进入磁场后经历半个圆周，从P点射出磁场。已知O、P两点间的距离为l，忽略重力的影响，求：‎ ‎ ‎ ‎（1）匀强电场场强E的大小；‎ ‎（2）粒子从电场射出时速度v的大小；‎ ‎（3）匀强磁场磁感应强度B的大小。‎ ‎【答案】： （1） ； （2）； （3）。‎ ‎【考点】：带电粒子在匀强电场和匀强磁场的组合场中运动 ‎【解析】：‎ ‎（1）电场强度 …………………………………………………………………（4分）‎ ‎（2）根据动能定理有 所以 ………………………………………………………………（6分）‎ ‎（3）由题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动时，其轨道半径 又根据牛顿第二定律有 所以 ………………………………………………（6分）‎ ‎【2019西城二模】‎ ‎22．（16分）‎ 如图所示，两根足够长的金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为l。在M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦，且导轨和金属杆的电阻可忽略,重力加速度为g。‎ ‎ ‎ ‎（1）让ab杆由静止开始沿导轨下滑，求它下滑的加速度大小。‎ ‎（2）若在整套装置上施加磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向下的匀强磁场。让ab杆由静止开始沿导轨下滑。‎ a. 当ab杆速度大小为v时，求此时ab杆中的电流大小；‎ b. 求ab杆下滑过程中的最大速度。‎ ‎【答案】：（1）a =gsinθ； （2）a.i = lvB/R ； b.vm = mgRsinθ/ l2B2 。‎ ‎【考点】：电磁感应单导体棒模型中不含源不含容恒力作用情况 ‎【解析】：‎ ‎（1） 对ab杆受力分析: 杆只受重力和垂直于斜面的支持力。所以，对杆沿着斜面向下的方向列出的动力学方程为：mgsinθ= ma ‎ ‎ 解得：a =gsinθ ‎（2）a.当ab杆速度大小为v时，闭合回路的感应电动势为e = lvB ‎ 所以，此时ab杆中的电流大小： i = e/R= lvB/R ‎ b.对ab杆受力分析: ‎ 杆受重力、垂直于斜面的支持力和沿着斜面向上的安培阻力。当杆ab在下滑过程中达到最大速度vm时，必有：‎ Mgsinθ－ilB = 0‎ i = e/R= lvmB/R ‎ ‎ 解得：vm = mgRsinθ/ l2B2 ‎