高考物理三轮考前通关 终极猜想20 力电综合(一)VIP免费

终极猜想二十力电综合(一)(本卷共4小题，满分64分．建议时间：45分钟)1．(13分)如图1甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg、带电荷量为q＝＋2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，空间上加一个如图乙所示的电场．(取水平向右的方向为正方向，g取10m/s2)求：图1(1)4秒内小物块的位移大小；(2)4秒内电场力对小物块所做的功．解析(1)0～2s内小物块加速度a1＝＝2m/s2(2分)位移x1＝a1t＝4m(1分)2s末的速度为v2＝a1t1＝4m/s(1分)2s～4s内小物块加速度a2＝＝－2m/s2(2分)位移x2＝v2t2＋a2t＝4m(1分)4秒内的位移x＝x1＋x2＝8m．(2分)(2)v4＝v2＋a2t2＝0，即4s末小物块处于静止状态设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理有：W－μmgx＝0(2分)解得W＝1.6J(2分)答案(1)8m(2)1.6J2．(13分)如图2所示，条形区域AA′、BB′中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小为0.3T，AA′、BB′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，宽度d＝1m．一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以大小不同的速度沿着与AA′成60°角方向射入磁场，当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在磁场区域内的运动时间t0＝4×10－8s；当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出磁场．取π＝3，不计粒子所受重力．求：图2(1)粒子的比荷；(2)速度v0和v1的大小．解析(1)当粒子的速度小于某一值v0时，粒子不能从BB′离开磁场区域，只能从AA′边离开，无论粒子速度大小，在磁场中运动的时间都相同，轨迹如图所示(图中只画了一个粒子的轨迹)(2分)粒子在磁场区域内做圆周运动的圆心角均为φ1＝240°，运动时间t0＝T，(1分)又T＝(1分)解得＝×109C/kg(1分)(2)当粒子速度为v0时，粒子在磁场内的运动轨迹刚好与BB′边界相切，此时有R0＋R0sin30°＝d(1分)又qv0B＝(1分)得v0＝×107m/s(2分)当粒子速度为v1时，刚好垂直边界BB′射出磁场区域，此时轨迹所对圆心角φ2＝30°，有R1sin30°＝d(1分)又qv1B＝(1分)解得v1＝2×108m/s(2分)答案(1)×109C/kg(2)×107m/s2×108m/s3．(19分)(·东莞三模)如图3所示，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，其竖直边界AB、CD的宽度为d，在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场．现有质量为m、带电量为＋q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场，随后与边界AB成45°射入磁场．若粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板．图3(1)请画出粒子上述过程中的运动轨迹，并求出粒子进入磁场时的速度大小v；(2)求匀强磁场的磁感应强度B；(3)求金属板间的电压U的最小值．解析(1)轨迹如图所示：(3分)v＝＝v0(3分)(2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径R由几何关系可知：R＝＝d(2分)qvB＝m(3分)解得：B＝(3分)(3)粒子进入板间电场至速度减为零的过程，由动能定理有：－qU＝0－mv2(3分)解得：U＝(2分)答案(1)见解析v0(2)(3)4．(19分)如图4所示，水平地面上方的H高区域内有匀强磁场，水平界面PP′是磁场的上边界，磁感应强度为B，方向是水平的，垂直于纸面向里．在磁场的正上方，有一个位于竖直平面内的闭合矩形平面导线框abcd，ab长为l1，bc长为l2，H>l2，线框的质量为m，电阻为R.使线框abcd从高处自由落下，ab边下落的过程中始终保持水平，已知线框进入磁场的过程中的运动情况是：cd边进入磁场以后，线框先做加速运动，然后做匀速运动，直到ab边到达边界PP′为止．从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中，线框中产生的焦耳热为Q.求：图4(1)线框abcd在进入磁场的过程中，通过导线的某一横截面的电荷量是多少？(2)线框是从cd边距边界PP′多高处开始下落的？(3)线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少？解析(1)设线框abcd进入磁场的过程所用时间为t，通过线框的平均电流为I，平均感应电动势为，则＝，(1分)I＝，(1分)ΔΦ＝Bl1l2(1分)通过导线的某一横截面的电荷量q＝IΔt(1分)解得q＝(1分)(2)设线框从cd边距边界PP′上方h高处开始下落，cd边进入磁场后，切割磁感线产生感应电流，在安培力作用下做加速度逐渐减小的加...