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2019-2020年高二物理下學(xué)期 電學(xué)計算題學(xué)業(yè)水平考試練習(xí) 1如圖，一個輪形的發(fā)電機模型，處于磁感強度為B的勻強磁場中作勻速轉(zhuǎn)動，輪軸通過圓心O且與磁場方向平行，輪半徑是L．轉(zhuǎn)動的角速度是ω，外電路連接一只平行板電容器，兩板水平放置．板間距離是d，板間有一個質(zhì)量m的帶負(fù)電的微粒恰好處于平衡，則： (1)發(fā)電機轉(zhuǎn)輪是逆時針轉(zhuǎn)動還是順時針轉(zhuǎn)動? (2)帶電微粒的電量是多大? 2如圖所示，光滑絕緣的正方形水平桌面邊長為d=0.48 m，離地高度h=1.25 m。桌面上存在一水平向左的勻強電場（除此之外其余位置均無電場），電場強度E=ll0N／C。在水平桌面上某一位置P處有一質(zhì)量m= 0.01 kg，電量q=l10C的帶正電小球以初速v0=1 m/s向右運動?？諝庾枇雎圆挥?，重力加速度g=10。求： (1)小球在桌面上運動時加速度的大小和方向？ (2)P處距右端桌面多遠(yuǎn)時，小球從開始運動到最終落地的水平距離最大？并求出該最大水平距離？ 3曲面圓心O的連線與豎直方向成夾角θ=37．曲面所在區(qū)域和B點左下方的區(qū)域內(nèi)都存在電場強度大小都為E的勻強電場，方向分別是水平向右和豎直向上．開始時有一質(zhì)量為m的帶電小球處于A點恰好保持靜止．此后將曲面內(nèi)的電場撤去，小球沿曲面下滑至B點時以大小為v0的速度水平拋出，最后落在電場內(nèi)地面的P點，P點與B點間的水平距離為L． 已知tan37=0.75，重力加速度為g，求： （1）小球的帶電性及電荷量q． （2）小球運動到P點瞬間的速度vP的大?。? 4如圖，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面），O為圓心。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面向外的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子沿圖中直徑從圓上的A點射入柱形區(qū)域，在圓上的D點離開該區(qū)域，已知圖中，現(xiàn)將磁場換為豎直向下的勻強電場，同一粒子以同樣速度沿直徑從A點射入柱形區(qū)域，也在D點離開該區(qū)域。若磁感應(yīng)強度大小為B，不計重力，試求： （1）電場強度E的大??； （2）經(jīng)磁場從A到D的時間與經(jīng)電場從A到D的時間之比。 5如圖所示，在高度差h=0.5 m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感強度B=0.5 T、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場，正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1 kg、邊長L=0.5 m、電阻R=0.5，線框平面與豎直平面平行，靜止在位置“I”時，cd邊跟磁場下邊緣有一段距離?，F(xiàn)用一豎直向上的恒力F=4.0 N向上提線框，該框由位置“I”無初速度開始向上運動，穿過磁場區(qū)，最后到達(dá)位置“II”（ab邊恰好出磁場），線框平面在運動中保持與磁場方向垂直，且cd邊保持水平。設(shè)cd邊剛進入磁場時，線框恰好開始做勻速運動。g取10 ，求： （1）線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H； （2）線框由位置“I”到位置“II”的過程中，恒力F做的功是多少？線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？ 6如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4與A1A3的夾角為60.一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進入Ⅱ區(qū)，最后再從A4處射出磁場．已知該粒子從射入到射出磁場所用的時間為t，求： (1)畫出粒子在磁場Ⅰ和Ⅱ中的運動軌跡； (2)粒子在磁場Ⅰ和Ⅱ中的軌道半徑R1和R2比值； (3)Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應(yīng)強度的大小(忽略粒子重力)． 7如圖所示，一個邊緣帶有凹槽的金屬圓環(huán)，沿其直徑裝有一根長2L的金屬桿AC，可繞通過圓環(huán)中心的水平軸O轉(zhuǎn)動。將一根質(zhì)量不計的足夠長細(xì)繩一端固定于槽內(nèi)并將繩繞于圓環(huán)槽內(nèi)，繩子的另一端懸掛了一個質(zhì)量為m的物體。圓環(huán)的一半處在磁感應(yīng)強度為B，方向垂直環(huán)面向里的勻強磁場中。現(xiàn)將物體由靜止釋放，若金屬圓環(huán)和金屬桿單位長度的電阻均為R。忽略所有摩擦和空氣阻力。 (1)設(shè)某一時刻圓環(huán)轉(zhuǎn)動的角速度為ω0，且OA邊在磁場中，請求出此時金屬桿OA產(chǎn)生電動勢的大??； (2)請求出物體在下落中可達(dá)到的最大速度； 8邊長為3L的正方形區(qū)域分成相等的三部分，左右兩側(cè)為勻強磁場，中間區(qū)域為勻強電場，如圖所示。左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小為，方向垂直紙面向外；右側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小為，方向垂直于紙面向里；中間區(qū)域電場方向與正方形區(qū)域的上下邊界平行。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬 板的正極板開始由靜止被加速，加速電壓為U，加速后粒子從a點進入左側(cè)磁場，又從距正方形上下邊界等間距的b點沿與電場平行的方向進入電場，不計粒子重力，求： ⑴粒子經(jīng)過平行金屬板加速后的速度大??； ⑵粒子在左側(cè)磁場區(qū)域內(nèi)運動時的半徑及運動時間； ⑶電場強度E的取值在什么范圍內(nèi)時粒子能從右側(cè)磁場的上邊緣cd間離開？ 1【解析】 試題分析:題帶負(fù)電微粒處于平衡，可知它所受電場力豎直向上，則電容器上極板帶正電，說明L桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向指向圓心O，由右手定則判斷可知發(fā)電機轉(zhuǎn)輪逆時針轉(zhuǎn)動； （2）桿L產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 ， 解得： 考點：導(dǎo)體棒切割磁感線 2【解析】 試題分析：（1）對小球受力分析，受到重力、支持力和電場力，重力和支持力平衡，根據(jù)牛頓第二定律，有 方向：水平向左 （2）球先向右減速，假設(shè)桌面足夠長，減為零的過程，有，大于桌面邊長，故小球一直減速；設(shè)球到桌面右邊的距離為x1，球離開桌面后作平拋運動的水平距離為x2，則x總=x1+x2 由v2-v02=-2ax1 代入得 ；設(shè)平拋運動的時間為t，根據(jù)平拋運動的分位移公式，有 h＝gt2 代入得t=0.5s 水平方向，有x2＝vt＝0.5 故 x總＝x1+0.5 令y＝ 則 x總＝，故，當(dāng)y＝，即x1＝時，水平距離最大，最大值為：xm＝，即距桌面右端處放入，有最大水平距離為。 考點：牛頓第二定律；平拋運動. 3【解析】（1）帶電小球在A點恰好保持靜止，可知小球帶正電.（2分） 由受力平衡條件得 ①（3分） 解得小球的電荷量 ②（2分） （2）小球在B點水平拋出，水平方向勻速運動，有 ③（2分） 在豎直方向做勻加速直線運動，由牛頓第二定律有 mg-qE=ma ④（3分） 由運動學(xué)公式得小球豎直方向的速度 vy＝at ⑤（2分） 運動到P點瞬間的速度 ⑥（2分） 聯(lián)立解得 ⑦（2分） 4【解析】 試題分析：（1）加磁場時，粒子從A到D有： ① 由幾何關(guān)系有： ② 加電場時，粒子從A到D有： ③ ④ 由①～④得： ⑤ （2）粒子在磁場中運動，由幾何關(guān)系可知：圓心角 圓運動周期： ⑦ 經(jīng)磁場的運動時間： ⑧ 由①～④得粒子經(jīng)電場的運動時間： ⑨ 即： ⑩ 5【解析】 試題分析：（1）在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運動，設(shè)線圈的加速度為，據(jù)牛頓第二定律有： 解得（1分） 從線圈進入磁場開始做勻速運動，速度為，則： 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為（1分） 線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為（1分） 線框所受的安培力為（1分） 因線框做勻速運動，則有（1分） 聯(lián)立上述幾式，可解得m/s（1分） 由解得m（1分） （2）恒力F做的功J（1分） 從邊進入磁場到邊離開磁場的過程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢能和產(chǎn)生的熱量Q，即 （1分） 解得：（1分） 或 6【解析】 試題分析：（1）畫出粒子在磁場Ⅰ和Ⅱ中的運動軌跡如圖所示． （2）設(shè)粒子的入射速度為v，已知粒子帶正電，故它在磁場中先順時針做圓周運動，再逆時針做圓周運動，最后從A4點射出，用B1、B2、R1、R2、T1、T2分別表示在磁場Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強度、軌道半徑和周期(沒有設(shè)符號的，在圖中標(biāo)記也可以)設(shè)圓形區(qū)域的半徑為r，如圖所示，已知帶電粒子過圓心且垂直A2A4進入Ⅱ區(qū)磁場，連接A1A2，△A1OA2為等邊三角形，A2為帶電粒子在Ⅰ區(qū)磁場中運動軌跡的圓心，其半徑 R1＝A1A2＝OA2＝r 在Ⅱ區(qū)磁場中運動的半徑R2＝r/2； 即：R1/R2＝2:1 （3）① ③ ④ 圓心角∠A1A2O＝60，帶電粒子在Ⅰ區(qū)磁場中運動的時間為 t1＝T1 在Ⅱ區(qū)磁場中運動時間為t2＝T2 帶電粒子從射入到射出磁場所用的總時間t＝t1＋t2 由以上各式可得：； 7【解析】 試題分析：（1）已知金屬桿轉(zhuǎn)動的角速度，OA產(chǎn)生的電動勢： （2）等效電路如圖所示，兩個半圓部分的電阻并聯(lián)后與另一半半徑上的電阻串聯(lián)， R外2=LR；r=LR 當(dāng)達(dá)到最大速度時，重物的重力的功率等于電路中消耗的電功率： 其中：v=ω0L 聯(lián)立以上公式，解得： 8【解析】 試題分析：（1）粒子在電場中運動時 （2分） 解得 （1分） （2）粒子進入磁場B1后 （1分） 解得 （1分） 設(shè)粒子在磁場B1中轉(zhuǎn)過的角度為α，由 （1分），解得 （1分） 周期 （1分） 粒子在磁場B1中運動的時間為 （2分） （3）粒子在磁場B2中運動，在上邊緣cd間離開的速度分別為與，與之相對應(yīng)的半徑分別為與。由分析知 （1分） （1分） 由牛頓第二定律 （1分） 粒子在電場中（2分） 解得 （1分） 同理 （2分） 所以電場強度的范圍為≤E≤ （2分） 考點：考查了帶電粒子在電磁場中的運動