电磁学计算题(二轮)

合集下载

电磁学复习计算题(附答案)

《电磁学》计算题（附答案）1.如图所示，两个点电荷+ q 和一3q ，相距为d.试求:（1）在它们的连线上电场强度 E = 0的点与电荷为+ q 的点电荷相距多远？⑵ 若选无穷远处电势为零，两点电荷之间电势U=0的点与电荷为+ q 的点电荷相距多远?For pers onal use only in study and research; not for commercial use-92. 一带有电荷q = 3X 10 C 的粒子，位于均匀电场中，电场方向如图所示.当该粒子沿水平方向向右方运动 5cm 时，外力作功6X 10-5 J ,粒子动能的增量为 4.5X 10- J.求：（1）粒子运动过程中电场力作功多少？（2）该电场的场强多大？ 3. 如图所示，真空中一长为 L 的均匀带电细直杆，总电荷为试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度.For pers onal use only in study and research; not for commercial use4. 一半径为R 的带电球体，其电荷体密度分布为r=Ar (r w R) ,?=0 (r > R)A 为一常量.试求球体内外的场强分布.For pers onal use only in study and research; not for commercial use5. 若电荷以相同的面密度■:角匀分布在半径分别为 r i = 10 cm 和「2= 20 cm 的两个同心球面上，设无穷远处电势为零，已知球心电势为 300 V ，试求两球面的电荷面密度/ N • m 2 )6.真空中一立方体形的高斯面，边长a =0.1 m ,位于图中所示位置.已知空间的场强分布为：E x = bx , E y =0 , E z =0.For personal use only in study and research; not for commercial use常量b = 1000 N/（C • m ）.试求通过该高斯面的电通量.-67. 一电偶极子由电荷 q = 1.0 X 10 C 的两个异号点电荷组成，两电荷相距1 = 2.0 cm .把这电偶极子+q-3qd10.图中虚线所示为一立方形的高斯面，已知空间的场强分布为:E x = bx , E y = 0, E z = 0.咼斯面边长 a = 0.1 m ,常量 b = 1000 N/（C • m ）.试求该闭合面中包含的净电荷.（真空介电常数 0=8.85 X 10-12 C 2 • N -1 • m -2 ）11.有一电荷面密度为曲勺"无限大”均匀带电平面.若以该平面处为电势零点，试求带电平面周围空间的电势分布.12.如图所示，在电矩为p 的电偶极子的电场中，将一电荷为q 的点电荷从点沿半径为R 的圆弧（圆心与电偶极子中心重合， R>>电偶极子正负电荷之间距离）移到B 点，求此过程中电场力所作的功.13. 一均匀电场，场强大小为 E = 5 X 104 N/C ,方向竖直朝上，把一电荷为-8 X 10 C 的点电荷，置于此电场中的a 点，如图所示•求此点电荷在下列过程中电场力作的功.(1) 沿半圆路径I 移到右方同高度的b 点，ab = 45 cm ；沿直线路径n 向下移到 c 点, ac = 80 cm ；d 点，ad = 260 cm （与水平方向成 45。

2023年中考物理二轮复习专题：《电磁学》实验题(附答案)

2023年中考物理二轮专题复习：《电磁学》实验题姓名：___________班级：___________考号：___________1．创新学习小组用如图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。

电源电压恒定不变，滑动变阻器上标有“20Ω，2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。

（1）经检查发现有一根导线连接错误，请你在图甲中错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确（导线不得交叉）；（2）正确连接电路后，闭合开关，同学们发现无论怎样移动滑片P，电压表与电流表的示数较大且没有明显的变化，可能原因是___________；（3）排除故障后，当接入5Ω电阻时，调节滑片使电压表的示数如图乙所示。

断开开关，在电路中先后更换不同阻值的定值电阻R，接下来的操作是___________，读出每次电流表的示数。

请你设计一个实验数据记录表格；（4）根据记录的实验数据，绘制了如图丙所示的图像，由此得出结论：___________。

2．（1）小明爷爷想要买一个电热水壶，小明观察到爷爷家电能表如图所示，了解到爷爷家有以下电器：2盏电灯（50W），1个电视机（200W），1个电吹风（800W），爷爷要求电热水壶能与以上的用电器能同时使用，一个为“220V，1000W”的电热水壶，一个为“220V，1500W”的电热水壶，以上两个电热水壶，小明应该选_______（选填“220V，1000W”，“220V，1500W”或“两个都可以”）。

（2）小明把一个电热水壶插进插座，闭合开关的瞬间，家里的用电器都不工作了，他检查一下，发现空气开关“跳闸”了，请写出可能的两个原因：①________ ___；②______ ____；（3）实验：将质量m=1kg水加热至沸腾，探究电热水壶的效率。

求：设计实验方案并写出效率表达式。

（已知水的比热容c，热水壶额定功率P）实验方案（应说明测量道具、物理量）_____ __ 效率表达式（用题目所给或测量的物理量表示）：η=_______（4）比较电热水壶和电炉的加热效率，应选择下图___________的电炉。

高考物理电磁学计算题(二)含答案与解析

高考物理电磁学计算题（二）组卷老师：莫老师一．计算题（共50小题）1．如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成θ=37°角放置，在斜面和水平面上放置两平行金属导轨，导轨垂直于斜面与水平面的交界线，导轨间距为L=5m，导轨的电阻忽略不计，间距均为5m的虚线aa'、bb'和cc'与交界线平行，在aa'、cc'和导轨围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度大小为0.2T．现有两质量都为m=1kg的导体棒MN、PQ，导轨间金属棒电阻都为R=1Ω，MN、PQ间用绝缘细线按如图所示方式连接，让PQ、MN都与交界线平行，MN 棒到cc'间距为s=9m，PQ棒到交界线距离为14m，由静止释放MN棒，MN棒穿过aa'bb'区间时，PQ未进入到磁场区，MN棒恰好能匀速穿过aa'bb'区域．已知MN棒光滑，PQ棒与接触面间的动摩擦因数为μ=0.2，设斜面与平面转角圆滑，导体棒PQ经过转角时，速度大小不变且转后速度方向紧贴斜面．已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）MN棒刚进入磁场区域时，受到安培力的大小；（2）MN棒刚进入磁场区域时，导体棒上的总功率；（3）MN棒穿过aa'bb'区域过程，PQ棒下滑的距离（结果保留3位有效数字）．2．如图所示，竖直放置的平行金属板板间电压为U，质量为m、电荷量为+q的带电粒子在靠近左板的P点，由静止开始经电场加速，从小孔Q射出，从a点进入磁场区域，abde是边长为2L的正方形区域，ab边与竖直方向夹角为45°，cf与ab平行且将正方形区域等分成两部分，abcf中有方向垂直纸面向外的匀强磁场B1，defc中有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2，粒子进入磁场B1后又从cf上的M点垂直cf射入磁场B2中（图中M点未画出），不计粒子重力。

2023高考物理电磁学复习题集附答案

2023高考物理电磁学复习题集附答案1. 计算题(1) 题目：一根长直导线与一均匀磁场垂直。

当导线上通过电流I时，该导线受到的磁力为F。

若电流增加到2I，导线受到的磁力变为几倍？答案：根据洛伦兹力公式 F = BIL，磁力与电流I成正比。

当电流增加到2I时，磁力也变为原来的两倍。

(2) 题目：一根长直导线和一个圆形线圈位于同一平面内。

导线与线圈无电流通过时，导线上的电流为I1时，线圈不受任何力的作用。

若导线上的电流变为I2（I2 > I1），线圈受到的磁力的方向如何？答案：根据安培环路定理，通过圆形线圈的磁感应强度与线圈内的电流方向相同。

由于导线和线圈位于同一平面内且导线上电流方向为I1，所以线圈受到的磁力方向与导线相反。

2. 简答题题目：什么是电磁感应？请举一个与电磁感应相关的实例，并说明原理。

答案：电磁感应是指导体中的电荷在磁场的作用下产生电流的现象。

一个与电磁感应相关的实例是发电机的工作原理。

发电机通过旋转导线圈在磁场中产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。

发电机工作的原理如下：当导线圈旋转时，由于导线移动时与磁力线斜交，导线内部的自由电子受到洛伦兹力的作用，从而在导线中产生电流。

这时，导线两端的电势差就会推动工作电荷的流动，形成一个电流回路。

由于导线圈在旋转时可以保持与磁场的相对运动，因此电流的产生是连续不断的，实现了电能的转换。

3. 应用题题目：一个带电粒子以速度v进入一个垂直磁场，受到的洛伦兹力为F。

如果将该带电粒子的速度翻倍，磁场保持不变，受到的洛伦兹力将会如何变化？答案：根据洛伦兹力的公式 F = qvB，洛伦兹力与粒子速度v成正比。

当将带电粒子的速度翻倍时，其受到的洛伦兹力也会翻倍。

4. 计算题题目：一根长度为L的导线，电流I以时间t的速率匀速地变化。

在导线附近的某点处，磁感应强度B随时间的变化率为d|B|/dt = k，其中k为常数。

求在这个点的感应电场强度E。

答案：根据法拉第电磁感应定律，感应电场强度E与磁感应强度的变化率成正比。

2020届二轮复习电磁学专题：带电粒子在电场中的运动A 强化训练(解析版)

带电粒子在电场中的运动A1、如图所示,有一带电粒子贴着A 板沿水平方向射人匀强电场,当偏转电压为1U 时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为2U 时,带电粒子沿②轨迹落到B 板中间.设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为( )A.12:1:8U U =B.12:1:4U U =C.12:1:2U U =D.12:1:1U U =2、带箭头的线段表示电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中AB 所示.若不考虑其它力的影响,则下列判断中正确的是( )A.粒子一定带正电B.粒子一定负带电C.若粒子是从B 运动到A ,则其速度减小D.若粒子是从B 运动到A ,则其电势能增加 3、如图所示空间存在两块相互平行的绝缘带电薄金属板A 、B ,问距为d 中央分别开有小孔O 、P 。

现有甲电子以速率0v 从O 点沿OP 方向运动恰能运动到P 点。

若仅将B 板向右平移距离d ,再将乙电子从P '点由静止释放,则( )A. 金属板A 、B 组成的平行板电容器的电容C 不变B.金属板A 、B 间的电压减小C.甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同D.乙电子运动到O 点的速率为02v4、如图所示,Q为真空中固定的点电荷,虚线表示该点电荷周围的等势面。

一个带正电的粒子经过该电场,它的运动轨迹如图中实线所示,M和N是轨迹上的两点。

不计带电粒子受到的重力,下列说法中正确的是( )A.此粒子在M点的加速度大于在N点的加速度B.此粒子在M点的电势能大于在N点的电势能C.此粒子在M点的动能小于在N点的动能D.电场中M点的电势低于N点的电势5、如图甲所示,在平行板电容器A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压.开始时A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动.设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时为速度的正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)( )A. B. C. D.6、如图所示,一个带正电荷q、质量为m的小球,从光滑绝缘斜面轨道的A点由静止下滑,然后沿切线进入竖直面上半径为R的光滑绝缘圆形轨道,恰能到达轨道的最高点B。

高中物理法拉第电磁感应定律习题二轮复习及答案

高中物理法拉第电磁感应定律习题二轮复习及答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图所示，面积为0.2m 2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。

已知磁感应强度随时间变化的规律为B =（2+0.2t ）T ，定值电阻R 1=6 Ω，线圈电阻R 2=4Ω求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势。

（2）a 、b 两点间电压U ab 。

【答案】（1）0.04Wb/s 4V （2）2.4V【解析】【详解】（1）由B =（2+0.2t ）T 得磁场的变化率为0.2T/s B t∆=∆ 则磁通量的变化率为：0.04Wb/s B S t t∆Φ∆==∆∆ 根据E n t∆Φ=∆可知回路中的感应电动势为： 4V B E n nS t t∆Φ∆===∆∆ （2）线圈相当于电源，U ab 是外电压，根据电路分压原理可知：1122.4V ab E R R R U =+= 答：（1）磁通量变化率为0.04Wb/s ，回路的感应电动势为4V 。

（2）a 、b 两点间电压U ab 为2.4V 。

2．如图所示，电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON 与M O N '''均固定在竖直平面内，二者平行且正对，间距为L =1m ，构成的斜面ONN O ''跟水平面夹角均为30α=︒，两侧斜面均处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B =0.1T ．t =0时，将长度也为L =1m ，电阻R =0.1Ω的金属杆ab 在轨道上无初速释放．金属杆与轨道接触良好，轨道足够长．重力加速度g =10m/s 2；不计空气阻力，轨道与地面绝缘．（1）求t =2s 时杆ab 产生的电动势E 的大小并判断a 、b 两端哪端电势高（2）在t =2s 时将与ab 完全相同的金属杆cd 放在MOO'M'上，发现cd 杆刚好能静止，求ab 杆的质量m 以及放上cd 杆后ab 杆每下滑位移s =1m 回路产生的焦耳热Q【答案】(1) 1V ；a 端电势高；(2) 0.1kg ；0.5J 【解析】【详解】解：(1)只放ab 杆在导轨上做匀加速直线运动，根据右手定则可知a 端电势高； ab 杆加速度为：a gsin α=2s t =时刻速度为：10m/s v at ==ab 杆产生的感应电动势的大小：0.1110V 1V E BLv ==⨯⨯=(2) 2s t =时ab 杆产生的回路中感应电流：1A 5A 220.1E I R ===⨯ 对cd 杆有：30mgsin BIL ︒=解得cd 杆的质量：0.1kg m =则知ab 杆的质量为0.1kg放上cd 杆后，ab 杆做匀速运动，减小的重力势能全部产生焦耳热根据能量守恒定律则有：300.11010.5J 0.5J Q mgh mgs sin ==︒=⨯⨯⨯=3．两间距为L=1m 的平行直导轨与水平面间的夹角为θ=37° ,导轨处在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小B=2T 的匀强磁场中.金属棒P 垂直地放在导轨上，且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物（重物的质量m 0未知），将重物由静止释放，经过一段时间，将另一根完全相同的金属棒Q 垂直放在导轨上，重物立即向下做匀速直线运动，金属棒Q 恰好处于静止状态.己知两金属棒的质量均为m=lkg 、电阻均为R=lΩ，假设重物始终没有落在水平面上，且金属棒与导轨接触良好，一切摩擦均可忽略，重力加速度g=l0m/s 2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8.求：（1）金属棒Q 放上后，金属棒户的速度v 的大小；（2）金属棒Q 放上导轨之前，重物下降的加速度a 的大小（结果保留两位有效数字）；（3）若平行直导轨足够长，金属棒Q 放上后，重物每下降h=lm 时，Q 棒产生的焦耳热.【答案】（1）3m/s v = （2）22.7m/s a = （3）3J【解析】【详解】(1)金属棒Q 恰好处于静止时sin mg BIL θ=由电路分析可知E BLv = ,2E I R=, 代入数据得，3m/s v =（2）P 棒做匀速直线运动时，0sin m g BIL mg θ=+，金属棒Q 放上导轨之前，由牛顿第二定律可得 00sin ()m g mg m m a θ-=+代入数据得，22.7m/s a =（3）根据能量守恒可得，0sin m gh mgh Q θ=+总由于两个金属棒电阻串联，均为R ，可知Q 棒产生的焦耳热为3J 2Q Q ==总4．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2）（1）求导体棒下滑的最大速度；（2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度；（3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）．【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2（3222mgs mv Rt 【解析】【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解；解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ，根据安培力公式有： F BIL =，根据欧姆定律有： cos E BLv I R R θ==，解得： 222sin 18.75cos mgR v B L θθ==；（2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ，cos 1BLv I A Rθ==， 0.2F BIL N ==，24.4/a m s =；（3）根据能量守恒有：22012mgs mv I Rt =+ ，解得： 202mgs mv I Rt-=5．如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L 1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接阻值R =1.5Ω的电阻，质量为m =0.2Kg 、阻值r=0.5Ω的金属棒放在两导轨上,距离导轨最上端为L 2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示．为保持ab 棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F ，g =10m/s 2求：（1）当t =1s 时,棒受到安培力F 安的大小和方向;（2）当t =1s 时,棒受到外力F 的大小和方向;（3）4s 后,撤去外力F ，金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R 两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置，测出该位置与棒初始位置相距2m,求棒下滑该距离过程中通过金属棒横截面的电荷量q.【答案】（1）0.5N ；方向沿斜面向上（2）0.5N ，方向沿斜面向上（3）1.5C【解析】【分析】【详解】（1）0-3s 内，由法拉第电磁感应定律得：122V B E L L t t∆Φ∆===∆∆ T =1s 时，F 安=BIL 1=0.5N 方向沿斜面向上（2）对ab 棒受力分析，设F 沿斜面向下，由平衡条件：F +mg sin30° -F 安=0F =-0.5N外力F 大小为0.5N ．方向沿斜面向上（3）q =It ,E I R r =+；E t ∆Φ=∆； 1∆Φ=BL S 联立解得1 1.512C 1.5C 1.50.5BL S q R r ⨯⨯===++6．如图所示，两根间距为L 的平行金属导轨，其cd 右侧水平，左侧为竖直的14画弧，圆弧半径为r ，导轨的电阻与摩擦不计，在导轨的顶端接有阻值为R 1的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。

2024年高考物理二轮复习专题18：电磁学综合计算题(附答案解析)

专题18·电磁学综合计算题能力突破本专题主要牛顿运动定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律、洛伦兹力、法拉第电磁感应定律，以及用这些知识解决匀速圆周运动模型、导体棒模型、线框模型、圆周运动+类平抛运动模型等类型的试题。

高考热点(1)能利用运动合成与分解的方法处理带电粒子在电场中运动问题；(2)应用几何关系和圆周运动规律分析求解带电粒子在磁场、复合场中的运动；(3)电磁感应中的电路分析、电源分析、动力学和能量转化分析。

出题方向主要考查计算题，一压轴题的形式出现，题目难度一般为中档偏难。

考点1带电粒子(体)在电场中的运动(1)首先分析带电粒子(体)的运动规律，确定带电粒子(体)在电场中做直线运动还是曲【例1】（2023•越秀区校级模拟）一长为l 的绝缘细线，上端固定，下端拴一质量为m 、电荷量为q 的带正电的至小球，处于如图所示水平向右的匀强电场中。

先将小球拉至A 点，使细线水平。

然后释放小球，当细线与水平方向夹角为120︒时，小球到达B 点且速度恰好为零，为重力加速度为g ，sin 300.5︒=，cos30︒=。

求：（1）匀强电场AB 两点间的电势差AB U 的大小；（2）小球由A 点到B 点过程速度最大时细线与竖直方向的夹角θ的大小；（3）小球速度最大时细线拉力的大小。

【分析】（1）根据动能定理列式得出AB 两点电势差的大小；（2）根据矢量合成的特点得出小球受到的合力，结合几何关系得出速度最大时细线与竖直方向的夹角；（3）根据动能定理得出小球的速度，结合牛顿第二定律得出细线的拉力。

【解答】解：（1）由小球由A 点到B 点过程，根据动能定理得：(1cos30)0AB qU mgl ++︒=解得：2AB U q=-（2）由UE d=得匀强电场强度的大小为：3mg E q=小球所受的合力大小为：F ==合合力方向tan qE mg θ=故30θ=︒小球由A 点到B 点过程在与竖直方向夹角30θ=︒为时速度最大；（3）当小球运动到与竖直方向夹角30θ=︒为时速度最大，设此时速度为v ，根据动能定理得：()211602F l cos mv ⋅-︒=合得最大速度v =根据牛顿第二定律得2T v F F ml-=合得速度最大时细线拉力大小T F =答：（1）匀强电场AB 两点间的电势差AB U ；（2）小球由A 点到B 点过程速度最大时细线与竖直方向的夹角θ的大小为30︒；（3）小球速度最大时细线拉力的大小为3。

2019届高三物理二轮复习电磁感应中力电综合题型归纳

2019届高三物理二轮复习电磁感应中力电综合题型归纳类型一、电磁感应中的电路问题例1、把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触。

当金属棒以恒定速度v向右移动，经过环心O时，求：（1）棒上电流的大小和方向，以及棒两端的电压U MN。

（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率。

【思路点拨】当金属棒以恒定速度v向右移动，经过环心O时，金属棒切割磁感线相当于电源，判断电流方向，电势高的点，标出电流方法，可以看出，电流分成两条支路，即两部分导线并联，简要画出电路图，然后列式计算。

【答案】（1）43BavR，方向由N到M；（2）28()3BavR【解析】（1）当金属棒MN经过环心O点时，产生的感应电动势为E=B2av=2Bav，此时的等效电路为，由欧姆定律得4132E Bav IRR R==+由右手定则知电流的；金属棒两端的电压是路端电压，424323MNR Bav RU I BavR=⋅=⋅=。

（2）因为整个电路为纯电阻电路，所以在圆环和金属棒上消耗的总热功率等于电源的总功率即28()3BavP EIR==。

【总结升华】解题的关键是分析清楚哪是电源、哪是内电路、哪是外电路，它们的电阻是多大，电流的流向，串并联关系如何，做题时最好画出电路图。

本题MN 是电源，其电阻是内阻，电流在M 分成两条支路，这两段是并联关系，两段的电阻都为R ，因此外电路的电阻为R 的二分之一。

举一反三【变式1】用一根粗细均匀电阻值为r 的电阻丝，弯曲成圆环，固定在磁感应强度为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。

圆环直径为d ，有一长度亦为d 的金属棒ab ，电阻值为3r ，水平放置在圆环下侧边缘，如图所示。

ab 棒以速度v 紧靠着圆环做匀速直线运动，运动过程中保持棒与电阻丝良好接触。

2020届二轮复习电磁学专题：静电场B 强化训练(解析版)

静电场B1、如图所示,两个不带电的导体A 和B ,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。

把一带正电荷的物体C 置于A 附近,贴在A 、B 下部的金属箔都张开,则( )A.此时A 带正电,B 带负电B.此时A 电势低,B 电势高C.移去C ,贴在A 、B 下部的金属箔都闭合D.先把A 和B 分开,然后移去C ,贴在A 、B 下部的金属箔都闭合 2、a 、b 、c 、d 是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行。

已知a 点的电势为20V,b 点的电势为24V,d 点的电势为4V,如图,由此可知c 点的电势为( )A.4VB.8VC.12VD.24V3、平行板电容器两个带电极板之间存在引力作用,引力的大小与内部场强E 和极板所带电荷量Q 的乘积成正比。

现将一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上,现将两板间距减小至原来的49,则A 、B 两极板之间的引力与原来的比值是( ) A.32 B.94 C.278 D.81164、图中A 、B 、C 三点都在匀强电场中,已知,60AC BC ABC ⊥∠=°,20cm BC =.把一个电荷量510C q -=的正电荷从A 移到B ,电场力做功为零;从B 移到C ,电场力做功为3-1.7310J -⨯,则该匀强电场的场强大小和方向是( )A.865V/m,垂直AC 向左B.865V/m,垂直AC 向右C.1000V/m,垂直AB 向上D.1000V/m,垂直AB 斜向下5、在x 轴上O 、P 两点分别放置电荷量为12q q 、的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能P E 随x 变化关系如图所示，其中A 、B 两点电势能为零，BD 段中C 点电势能最大，则( )A. 1q 和2q 都是正电荷且12q q >B. B C 间场强方向沿x 轴负方向C. C 点的电场强度大于A 点的电场强度D. 将一负点电荷从B 点移到D 点，电场力先做负功后做正功6、如图所示,空间有一正三棱锥OABC ,点A '、'B 、C '分别是三条棱的中点。

高考物理法拉第电磁感应定律习题二轮复习及答案

高考物理法拉第电磁感应定律习题二轮复习及答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的有界矩形匀强磁场区域内，有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd ，线框平面垂直于磁感线。

线框以恒定的速度v 沿垂直磁场边界向左运动，运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行，线框边长ad =l ，cd =2l ，线框导线的总电阻为R ，则线框离开磁场的过程中，求：（1）线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量q ；（2）线框离开磁场的过程中产生的热量 Q ；（3）线框离开磁场过程中cd 两点间的电势差U cd ．【答案】（1）22Bl q R =（2） 234B l vQ R=（3）43cd Blv U =【解析】【详解】(1)线框离开磁场的过程中,则有：2E B lv =E I R=q It =l t v=联立可得：22Bl q R=(2)线框中的产生的热量：2Q I Rt=解得：234B l vQ R=(3) cd 间的电压为：23cd U IR = 解得：43cd BlvU =2．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置，其宽度1L m =，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为0.40R =Ω的电阻，质量为0.01m kg =、电阻为0.30r =Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上.现使金属棒ab 由静止开始下滑，下滑过程中ab 始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示，图象中的OA 段为曲线，AB 段为直线，导轨电阻不计，g 取210/(m s 忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响)．()1判断金属棒两端a 、b 的电势哪端高； ()2求磁感应强度B 的大小；()3在金属棒ab 从开始运动的1.5s 内，电阻R 上产生的热量．【答案】(1) b 端电势较高(2) 0.1B T = (3) 0.26J 【解析】【详解】()1由右手定可判断感应电流由a 到b ，可知b 端为感应电动势的正极，故b 端电势较高。

高考物理二轮电磁感应现象的两类情况专项培优附答案解析

高考物理二轮电磁感应现象的两类情况专项培优附答案解析一、电磁感应现象的两类情况1．如图甲所示，相距d 的两根足够长的金属制成的导轨，水平部分左端ef 间连接一阻值为2R 的定值电阻，并用电压传感器实际监测两端电压，倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d 、质量为m 的金属棒ab 电阻为R ，通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上，滑环与导轨上MG 、NH 段动摩擦因数μ＝18(其余部分摩擦不计)．MN 、PQ 、GH 相距为L ，MN 、PQ 间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B 1的匀强磁场，PQ 、GH 间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B 2，其他区域无磁场，除金属棒及定值电阻，其余电阻均不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，当ab 棒从MN 上方一定距离由静止释放通过MN 、PQ 区域(运动过程中ab 棒始终保持水平)，电压传感器监测到U －t 关系如图乙所示．（1）求ab 棒刚进入磁场B 1时的速度大小．（2）求定值电阻上产生的热量Q 1.（3）多次操作发现，当ab 棒从MN 以某一特定速度进入MNQP 区域的同时，另一质量为2m ，电阻为2R 的金属棒cd 只要以等大的速度从PQ 进入PQHG 区域，两棒均可同时匀速通过各自场区，试求B 2的大小和方向．【答案】（1）11.5U B d （2）2221934-mU mgL B d；（3）32B 1 方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1)根据ab 棒刚进入磁场B 1时电压传感器的示数为U ,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势：1 1.52UE U R U R=+⋅= 根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得：111E B dv =计算得出:111.5Uv B d=. (2)设金属棒ab 离开PQ 时的速度为v 2，根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U ，根据闭合电路的欧姆定律可得：12222B dv R U R R⋅=+计算得出：213Uv B d=；棒ab 从MN 到PQ ，根据动能定理可得： 222111sin 37cos3722mg L mg L W mv mv μ︒︒⨯-⨯-=-安根据功能关系可得产生的总的焦耳热：=Q W 总安根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为：122RQ Q R R=+总联立以上各式得出：212211934mU Q mgL B d=-(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移，对ab 棒根据共点力的平衡可得：221sin 37cos3702B d vmg mg Rμ︒︒--=计算得出：221mgRv B d =对cd 棒分析因为：2sin 372cos370mg mg μ︒︒-⋅>故cd 棒安培力必须垂直导轨平面向下，根据左手定则可以知道磁感应强度B 2沿导轨平面向上，cd 棒也匀速运动则有：1212sin 372cos37022B dv mg mg B d R μ︒︒⎛⎫-+⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭将221mgRv B d =代入计算得出：2132B B =. 答：(1)ab 棒刚进入磁场1B 时的速度大小为11.5UB d; (2)定值电阻上产生的热量为22211934mU mgL B d-; (3)2B 的大小为132B ，方向沿导轨平面向上.2．如图，光滑金属轨道POQ 、´´´P O Q 互相平行，间距为L ，其中´´O Q 和OQ 位于同一水平面内，PO 和´´P O 构成的平面与水平面成30°。

高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习

专题九电磁感应定律及综合应用电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。

题型多为选择题、计算题。

主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。

本部分知识多结合电学、力学部分出压轴题，其命题形式主要是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用、电磁感应与能量守恒的综合应用。

复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算，还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。

预测高考重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题．综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识．主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等．此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。

知识点一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比．在具体问题的分析中，针对不同形式的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式．磁通量变化的形式表达式备注通过n 匝线圈内的磁通量发生变化E ＝n ·ΔΦΔt(1)当S 不变时，E ＝nS ·ΔB Δt (2)当B 不变时，E ＝nB ·ΔS Δt 导体垂直切割磁感线运动E ＝BLv 当v ∥B 时，E ＝0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝12BL 2ω线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝nBSω·sin ωt 当线圈平行于磁感线时，E 最大为E ＝nBSω，当线圈平行于中性面时，E ＝0知识点二、楞次定律与左手定则、右手定则1．左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定则，判断受力用左手定则．2．应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场．感应电流产生高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化．3．楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化(增反减同)，阻碍相对运动(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)．知识点三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核心内容与联系主线如图4－12－1所示：1．产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路，产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电路两端的电压即路端电压，U ＝R R ＋rE .2．在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和．若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量守恒．能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键．在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能．说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影．高频考点一对楞次定律和电磁感应图像问题的考查例1、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图4(a)中虚线MN 所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上．t ＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示．则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内()图4A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0【举一反三】（2018年全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。

2019届高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳

2019届高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳类型一、感生电动势的运算例1．有一面积为S ＝100 cm 2的金属环，电阻为R ＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t 1到t 2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？【答案】逆时针方向0.01 C【解析】(1)由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向．(2)由图可知：磁感应强度的变化率为2121B B B tt t ①金属环中磁通量的变化率2121B B ФB SSttt t ②环中形成的感应电流/E Фt ФIRRR t③通过金属环的电荷量Q I t④由①②③④解得221()(0.20.1)10C 0.01C 0.1B B S QR．举一反三:【变式】在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()【答案】C例2．在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（）A ．沿AB 方向磁场在迅速减弱B. 沿AB 方向磁场在迅速增强C. 沿AB 方向磁场在迅速减弱D. 沿AB 方向磁场在迅速增强【答案】AC【解析】根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC 正确。

【总结升华】已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况举一反三:【变式1】如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()→右手螺旋定则←右手螺旋定则→楞次定←楞次定A．不变B．增加C．减少D．以上情况都可能【答案】B【变式2】下列各种实验现象，解释正确的是（）【答案】ABCn＝匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随例3.一个面积22410mS-、匝数100时间t变化的规律如图4－5－6所示，则下列判断正确的是()A．在开始的 2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/sB．在开始的 2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C．在开始的 2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD．在第3 s末线圈中的感应电动势等于零【答案】AC【解析】磁通量的变化率ФB S tt，其中磁感应强度的变化率B t即为B t 图象的斜率．由图知前 2 s 的 2 T/s B t=，所以22410Wb/s 0.08 Wb/s Фt－=＝，A 选项正确．在开始的2 s 内磁感应强度B 由2 T 减到0，又从0向相反方向的B 增加到2 T ，所以这2 s 内的磁通量的变化量212222410Wb0.16Wb ФB SB SBS，B 选项错．在开始的2 s 内1000.08V8V ФEn t，C 选项正确．第3 s 末的感应电动势等于2 s 4 s ～内的电动势，21002410V 8V ФB E nnStt .D 选项错．【总结升华】正确计算磁通量的变化量Ф，是解题的关键。

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁学综合计算题》(解析版)

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁学综合计算题》1.如图所示，一对加有恒定电压的平行金属极板竖直放置，板长、板间距均为d .在右极板的中央有个小孔P ，小孔右边半径为R 的圆形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，区域边界刚好与右极板在小孔P 处相切．一排宽度也为d 的带负电粒子以速度v 0竖直向上同时进入两极板间后，只有一个粒子通过小孔P 进入磁场，其余全部打在右极板上，且最后一个到达极板的粒子刚好打在右极板的上边缘．已知这排粒子中每个粒子的质量均为m 、带电荷量大小均为q ，磁场的磁感应强度大小为2mv 0qR，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力．求：(1)板间的电压大小U ；(2)通过小孔P 的粒子离开磁场时到右极板的距离L ； (3)通过小孔P 的粒子在电场和磁场中运动的总时间t 总．【解析】 (1)依题意，从左极板下边缘射入的粒子恰好打在右极板的上边缘在竖直方向上有t ＝dv 0在水平方向上有a ＝qE m ＝qU md ，d ＝12at 2联立解得U ＝2mv 2q.(2)从小孔P 射入磁场的粒子，在电场中的运动时间 t 1＝d 2v 0经过小孔P 时，水平分速度v 1＝at 1＝v 0进入磁场时的速度大小v ＝v 20＋v 21＝2v 0，速度方向与右极板的夹角θ＝π4 设粒子在磁场中做匀速圆周运动后从Q 点离开磁场，其轨迹如图所示，轨迹圆心在O ′点，则qvB ＝m v 2r ，得r ＝mv qB ＝2mv 0qB＝R 由几何关系可知粒子射出磁场时的速度方向竖直向下，由图知L ＝r ＋r cos θ＝(1＋22)R . (3)从小孔P 飞出的粒子在磁场中偏转的角度α＝3π4，粒子在磁场中运动的时间t 2＝3π42π·2πr v ＝32πR 8v 0通过小孔P 的粒子在电场和磁场中运动的总时间 t 总＝t 1＋t 2＝d 2v 0＋32πR8v 0.【答案】 (1)U ＝2mv 20q (2)(1＋22)R (3)d 2v 0＋32πR 8v 02．如下图甲所示，一边长L ＝0.5 m ，质量m ＝0.5 kg 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B ＝0.8 T 的匀强磁场中．金属线框的一个边与磁场的边界MN 重合，在水平拉力作用下由静止开始向右运动，经过t ＝0.5 s 线框被拉出磁场．测得金属线框中的电流I 随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出磁场的过程中．(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻； (2)写出水平力F 随时间t 变化的表达式；(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10 J ，求此过程中线框产生的焦耳热．【解析】(1)根据题图乙知，在t ＝0.5 s 时间内通过金属框的平均电流I ＝0.50 A ，于是通过金属框的电量q ＝I t ＝0.25 C.由平均感应电动势E ＝BL 2t ，平均电流I ＝E R，通过金属框的电量q ＝I t ，得q ＝BL 2R ，于是金属框的电阻R ＝BL 2q＝0.80 Ω.(2)由题图乙知金属框中感应电流线性增大，说明金属框运动速度线性增加，即金属框被匀加速拉出磁场．又知金属框在t ＝0.5 s 时间内运动距离L ＝0.5 m ，由L ＝12at 2得加速度a ＝2Lt2＝4 m/s 2.由图乙知金属框中感应电流随时间变化规律为I ＝kt ，其中比例系数k ＝2.0 A/s.于是安培力F A 随时间t 变化规律为F A ＝BIL ＝kBLt由牛顿运动定律得F －F A ＝ma ，所以水平拉力 F ＝F A ＋ma ＝ma ＋kBLt代入数据得水平拉力随时间变化规律为 F ＝2＋0.8t (单位为“N”)(3)根据运动情况知金属框离开磁场时的速度 v ＝2aL ＝2 m/s.由能量守恒知，此过程中金属框产生的焦耳热 Q ＝W F －12mv 2＝0.1 J.【答案】(1)0.25 C 0.80 Ω (2)F ＝2＋0.8t (单位为“N”) (3)0.1 J3.如图所示，A 、B 间存在与竖直方向成45°角斜向上的匀强电场E 1，B 、C 间存在竖直向上的匀强电场E 2，A 、B 的间距为1.25 m ，B 、C 的间距为3 m ，C 为荧光屏．一质量m ＝1.0×10－3 kg ，电荷量q ＝＋1.0×10－2 C 的带电粒子由a 点静止释放，恰好沿水平方向经过b 点到达荧光屏上的O 点．若在B 、C 间再加方向垂直于纸面向外且大小B ＝0.1 T 的匀强磁场，粒子经b 点偏转到达荧光屏的O ′点(图中未画出)．g 取10 m/s 2.求：(1)E 1的大小；(2)加上磁场后，粒子由b 点到O ′点电势能的变化量及偏转角度．【解析】(1)粒子在A 、B 间做匀加速直线运动，竖直方向受力平衡，则有qE 1cos 45°－mg ＝0①解得E 1＝ 2 N/C ＝1.4 N/C(2)粒子从a 到b 的过程中，由动能定理得： qE 1d AB sin 45°＝12mv 2b①解得v b ＝5 m/s加磁场前粒子在B 、C 间做匀速直线运动，则有： qE 2＝mg①加磁场后粒子在B 、C 间做匀速圆周运动，如图所示：由牛顿第二定律得：qv b B ＝m v 2bR①解得：R ＝5 m由几何关系得：R 2＝d 2BC＋(R －y )2①解得：y ＝1.0 m粒子在B 、C 间运动时电场力做的功为： W ＝－qE 2y ＝－mgy ＝－1.0×10－2 J①由功能关系知，粒子的电势能增加了1.0×10－2 J 设偏转角度为θ，则sin θ＝d BCR＝0.6 ①解得：θ＝37°【答案】 (1)1.4 N/C (2)1.0×10－2 J 37°4．控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用．现有这样一个简化模型：如图所示，y 轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍．在坐标原点O 处，一个电荷量为＋q 、质量为m 的粒子a ，在t ＝0时以大小为v 0的初速度沿x 轴正方向射出，另一与a 相同的粒子b 某时刻也从原点O 以大小为v 0的初速度沿x 轴负方向射出．不计粒子重力及粒子间的相互作用，粒子相遇时互不影响．(1)若a 粒子能经过坐标为(32l ，12l )的P 点，求y 轴右边磁场的磁感应强度B 1； (2)为使粒子a 、b 能在y 轴上Q (0，－l 0)点相遇，求y 轴右边磁场的磁感应强度的最小值B 2；(3)若y 轴右边磁场的磁感应强度为B 0，求粒子a 、b 在运动过程中可能相遇的坐标值．【解析】(1)设a 粒子在y 轴右侧运动的半径为R 1，由几何关系有(R 1－12l )2＋(32l )2＝R 21甲由于B 1qv 0＝m v 20R 1解得B 1＝mv 0ql(2)B 2最小，说明Q 点是a 、b 粒子在y 轴上第一次相遇的点，由图乙可知，a 、b 粒子同时从O 点出发，且粒子在y 轴右侧运动的圆周运动半径乙 R 2＝l 02又B 2qv 0＝m v 20R 2解得B 2＝2mv 0ql 0(3)由图丙可见，只有在两轨迹相交或相切的那些点，才有相遇的可能性，所以有y 轴上的相切点和 y 轴左侧的相交点．经分析可知，只要a 、b 粒子从O 点出发的时间差满足一定的条件，这些相交或相切的点均能相遇．丙粒子在y 轴右侧的运动半径r 1＝mv 0B 0q粒子在y 轴左侧的运动半径r 2＝2mv 0B 0q①y 轴上的相切点坐标为[0，－2kmv 0B 0q ](k ＝1,2,3，…)①y 轴左侧的相交点相遇由丙图可知，OA ＝AC ＝OC ＝r 2可得x A ＝－r 2sin 60°＝－3mv 0B 0qy A ＝－r 2cos 60°＝－mv 0B 0qy 轴左侧的相遇点的坐标[－3mv 0B 0q ，－(2n －1)mv 0B 0q](n ＝1,2,3，…) 【答案】(1)mv 0ql (2)2mv 0ql 0(3)[0，－2kmv 0B 0q ](k ＝1,2,3…)和[－3mv 0B 0q ，－(2n －1)mv 0B 0q ](n ＝1,2,3，…)5.某课外探究小组的同学们利用学校实验室内的绝缘材料自制了一条细导轨OABCDP(如图所示)，其中OAB 段和DP 段为粗糙的水平导轨，B 点和D 点在同一水平面上但不重合，P 端离沙地的高度h ＝0.8 m ；BCD 段为圆环形导轨，半径R ＝0.5 m ，其中BC 段光滑、CD 段很粗糙．将一个中心有孔的钢球(孔径略大于细导轨直径)套在导轨端点O 处，钢球的带电荷量q ＝＋3.7×10－4 C ，质量m ＝0.2 kg .某次实验中，在导轨OA 段加上水平向右的、场强E ＝1×104 V /m 的匀强电场时，钢球即开始沿导轨运动，经过C 点时速度为3 m /s ，最终恰好停在P 点．已知AB 段长L 1＝1.0 m ，DP 段长L 2＝1.0 m ，钢球与水平导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.2.(1)求钢球经过C 点时对导轨的弹力； (2)求OA 段导轨的长度d ；6.如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α＝53°角，导轨间接一阻值为3 Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计．在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d＝0.5 m．导体棒a的质量为m1＝0.1 kg、电阻为R1＝6 Ω；导体棒b的质量为m2＝0.2 kg、电阻为R2＝3 Ω，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好．现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a刚出磁场时b正好进入磁场．(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2，a、b电流间的相互作用不计)，求：(1)在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比；(2)在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；(3)M 、N 两点之间的距离．【解析】(1)由焦耳定律得，Q ＝I 2Rt ，得Q 1Q 2＝I 21R 1t I 22R 2t，又根据串并联关系得，I 1＝13I 2，解得：Q 1Q 2＝29(2)设整个过程中装置上产生的热量为Q 由Q ＝m 1g sin α·d ＋m 2g sin α·d ，可解得Q ＝1.2 J(3)设a 进入磁场的速度大小为v 1，此时电路中的总电阻R 总1＝(6＋3×33＋3) Ω＝7.5 Ω由m 1g sin α＝B 2L 2v 1R 总1和m 2g sin α＝B 2L 2v 2R 总2，可得 v 1v 2＝m 1R 总1m 2R 总2＝34又由v 2＝v 1＋a d v 1，得v 2＝v 1＋8×0.5v 1由上述两式可得v 21＝12(m/s)2，v 22＝169v 21M 、N 两点之间的距离Δs ＝v 222a －v 212a ＝712 m【答案】(1)29 (2)1.2 J (3)712m7.如图所示，两间距为l 的足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，整个空间存在竖直向下的磁场，虚线将磁场分成两部分，虚线左、右两侧的磁感应强度大小分别为B 1、B 2，且B 1＝2B 2.两质量均为m 的导体棒甲、乙垂直导轨静止地放在虚线的左侧，导体棒甲、乙的阻值分别为R 1、R 2.现给导体棒甲一水平向右的冲量I ，两导体棒开始运动，整个过程中两导体棒始终与导轨垂直且接触良好，两导轨的电阻可忽略不计．(1)求导体棒甲开始运动时电路中的电流．(2)如果导体棒乙运动到虚线前达到稳定状态，求导体棒乙稳定时的速度大小．8.如图所示，以O 为圆心、半径为R 的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一粒子源位于圆周上的M 点，可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m 、电荷量为－q 的粒子，不计粒子重力，N 为圆周上另一点，半径OM 和ON 间的夹角为θ，且满足tan θ2＝0.5.(1)若某一粒子以速率v 1＝qBRm ，沿与MO 成60°角斜向上方射入磁场，求此粒子在磁场中运动的时间；(2)若某一粒子以速率v 2，沿MO 方向射入磁场，恰能从N 点离开磁场，求此粒子的速率v 2；(3)若由M 点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v 2，求磁场中有粒子通过的区域面积．【解析】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设轨迹半径为r 1，由牛顿第二定律可得qv 1B ＝mv 21r 1解得：r 1＝mv 1qB＝R粒子沿与MO 成60°角方向射入磁场，设粒子从区域边界P 射出，其运动轨迹如图甲所示．由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为α＝150°甲方法1：故粒子在磁场中的运动时间 t ＝αr 1v 1＝mαqB ＝5m π6qB方法2：粒子运动周期T ＝2πmBq粒子在磁场中的运动时间t ＝150°360°T 得t ＝5m π6qB(2)粒子以速率v 2沿MO 方向射入磁场，在磁场中做匀速圆周运动，恰好从N 点离开磁场，其运动轨迹如图乙，设粒子轨迹半径为r 2 ，由图中几何关系可得：r 2＝R tan θ2＝12R乙由牛顿第二定律可得 qv 2B ＝mv 22r 2解得粒子的速度 v 2＝qBr 2m ＝qBR 2m(3)粒子沿各个方向以v 2进入磁场做匀速圆周运动时的轨迹半径都为r 2，且不变．由图丙可知，粒子在磁场中通过的面积S 等于以O 3为圆心的扇形MO 3O 的面积S 1、以M 为圆心的扇形MOQ 的面积S 2和以O 点为圆心的圆弧MQ 与直线MQ 围成的面积S 3之和．丙S 1＝12π(R 2)2＝πR 28S 2＝16πR 2S 3＝16πR 2－12×R ×R 2tan 60°＝16πR 2－34R 2则S ＝1124πR 2－34R 2.【答案】见解析9.如图所示，间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成：倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为θ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻．质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场．闭合开关S ，让金属杆MN 从图示位置由静止释放，已知金属杆运动到水平导轨前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好，重力加速度为g .求：(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率v m ；(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度v m 前，当流经定值电阻的电流从零增大到I 0的过程中，通过定值电阻的电荷量为q ，求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q ；(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .【解析】(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时，其受到的合力为零，对其受力分析，可得： mg sin θ－BIL ＝0根据欧姆定律可得：I ＝BLv m2r解得：v m ＝2mgr sin θB 2L 2(2)设在这段时间内，金属杆运动的位移为x ，由电流的定义可得：q ＝I Δt根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得： I ＝B ΔS 2r Δt ＝BLx 2r Δt解得：x ＝2qrBL设电流为I 0时金属杆的速度为v 0，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律，可得：I 0＝BLv 02r此过程中，电路产生的总焦耳热为Q 总，由功能关系可得：mgx sin θ＝Q 总＋12mv 20定值电阻产生的焦耳热Q ＝12Q 总解得：Q ＝mgqr sin θBL －mI 20r2B 2L2(3)由牛顿第二定律得：BIL ＝ma 由法拉第电磁感应定律、欧姆定律可得：I ＝BLv2r可得：B 2L 22r v ＝m Δv ΔtB 2L 22rv Δt ＝m Δv ，即B 2L 22r x m ＝mv m 得：x m ＝4m 2gr 2sin θB 4L 4【答案】(1)2mgr sin θB 2L 2 (2)mgqr sin θBL －mI 20r2B 2L 2 (3)4m 2gr 2sin θB 4L 410.如图所示，半径为L 1＝2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B 1＝10π T ．长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a 端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝π10 rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R 1＝R ，滑片P 位于R 2的正中央，R 2的总阻值为4R )，图中的平行板长度为L 2＝2 m ，宽度为d ＝2 m ．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0＝0.5 m/s 向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B 2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在0～4 s 内，平行板间的电势差U MN ； (2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B 2应满足的条件．【解析】(1)金属杆产生的感应电动势恒为 E ＝12B 1L 21ω＝2 V由串并联电路的连接特点知： E ＝I ·4R, U 0＝I ·2R ＝E2＝1 V ,T 1＝2πω＝20 s由右手定则知：在0～4 s 时间内，金属杆ab 中的电流方向为b →a ，则φa ＞φb ，则在0～4 s 时间内，φM ＜φN ，U MN ＝－1 V (2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～T 12时间内，水平方向L 2＝v 0·t 1，得t 1＝L 2v 0＝4 s ＜ T 12竖直方向d 2＝12v y t 1解得：v y ＝0.5 m/s则粒子飞出电场时的速度大小v ＝v 20＋v 2y ＝22m/s tan θ＝v yv 0＝1，所以该速度与水平方向的夹角 θ＝45°(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B 2qv ＝m v 2r ，得r ＝mvB 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知：2r ＞d 时离开磁场后不会第二次进入电场粒子在平行板中加速得：v y ＝at 1 , 又a ＝Eq m ，E ＝U NMd解得：qm ＝0.25 C/kg,综合得 B 2＜2mv dq ＝2×42×22T ＝2 T 【答案】(1)－1 V (2)22m/s 与水平方向的夹角 θ＝45° (3)B 2＜ 2 T 11.华裔科学家丁肇中负责的AMS 项目，是通过“太空粒子探测器”探测高能宇宙射线粒子，寻找反物质。

2020届二轮复习电磁学专题：带电粒子在电场中的运动B 强化训练(解析版)

带电粒子在电场中的运动B1、如图所示,在某一真空中,只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场,在竖直平面内有初速度为0v的带电微粒,恰能沿图示虚线由A向B做直线运动.那么( )A.微粒带正、负电荷都有可能B.微粒做匀减速直线运动C.微粒做匀速直线运动D.微粒做匀加速直线运动2、如图所示,竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面,一带电微粒在电场中从A 到B做直线运动(如图中虚线所示)。

则该微粒( )A.—定带正电B.从A到B的过程中做匀速直线运动C.从A到B的过程中电势能增加D.从A到B的过程中机械能守恒3、如图所示，竖直平面内平行直线MN PQ、间距为d直线与水平面成30°角，两线间有、质量为m 的粒子在直线PQ上垂直指向PQ的匀强电场.一电荷量为q某点O以初速度v竖直向上射出.不计重力，直线足够长.若粒子能打到MN上，则下列说法正确的是( )A.电场强度最大值为2034mv qdB.电场强度最小值为2034mv qdC.电场强度最大值为2038mv qdD.电场强度最小值为2038mv qd4、一匀强电场的方向竖直向上，t =0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P ，不计粒子重力，则P -t 关系图象是( )A. B.C. D.5、如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m 的带电小球，以初速度v 从M 点竖直向上运动，通过N 点时，速度大小为2υ，方向与电场方向相反，则小球从M 运动到N 的过程（）A.动能增加212m υ B.机械能增加22m υ C.重力势能增加232m υD.电势能增加22m υ6、如图所示，在竖直向下的场强为E 的匀强电场中有一动摩擦因数为μ，与地面的夹角为θ=45°的粗糙绝缘斜面，有一半径为R 的光滑半圆轨道与斜面相连，现有一带电荷量为+q ,质量为m 的小球从A 点静止释放，绝缘斜面与圆轨道相连处没有能量损失，重力加速度为g 。

2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：电磁学解答题(较难题)

2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：电磁学解答题（较难题）一、解答题2．（2023·上海长宁·统考二模）如图所示，两根距离为d=1m的足够长的光滑平行金属导轨位于xoy竖直面内，一端接有阻值为R=2Ω的电阻。

在y>0的一侧存在垂直纸面的磁场，磁场大小沿x轴均匀分布，沿y轴大小按规律1(T)2B y分布。

阻值为r=1Ω的金属杆与金属导轨垂直，在导轨上滑动时接触良好。

金属杆始终受一大小可调节、方向竖直向上的外力F作用，使它能保持大小为a=2m/s向的恒定加速度运动。

t=0时刻，金属杆位于y=0处，速度大小为3．（2023·上海静安·统考二模）如图，MN与PQ是两条水平放置彼此平行间距L=1m的金属导轨，导轨电阻不计，导轨左端接R=1Ω的定值电阻，电压表接在电阻两端。

质量m=0.2kg，电阻r=1Ω的金属杆ab置于导轨上，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场。

t=0时刻ab杆受水平向右的拉力F作用，由静止开始做匀加速直线运动，ab杆与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，整个过程ab杆始终与导轨接触且垂直于导轨。

已知第4s末，ab 杆的速度v=2m/s，电压表示数U=1V。

（取重力加速度g=10m/s2.）（1）在第4s末，ab杆产生的感应电动势E和受到的安培力F安各为多大？、（2）若第4s末以后，ab杆做匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力F为多大？整个过程拉力的最大值F m为多大？（3）若第4s末以后，拉力的功率保持不变，ab杆能达到的最大速度v m为多大？（4）在虚线框内画出上述第（2）、（3）题中，0~6s内拉力F随时间t变化的大致图线，并标出相应的纵坐标数值。

4．（2023·上海宝山·统考二模）如图所示，处于匀强磁场中水平放置的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN和PQ相距L＝0.5m。

导体棒ab、cd与轨道垂直并保持良好接触，它们分别在大小相等、方向垂直导体棒的外力F作用下，沿着导轨各自朝相5．（2023·上海青浦·统考二模）如图，两根质量、电阻均相同的金属棒于光滑的金属导轨上，导轨的水平部分和倾斜部分均处在垂直于导轨、磁场中，倾斜导轨与水平方向的夹角α=37°，不计导轨的电阻，上的力传感器连接。

2023年中考物理二轮专题复习：《电磁学》综合实验题

2023年中考物理二轮专题复习：《电磁学》综合实验题姓名：___________班级：___________考号：___________1．实验小组的同学进行电磁学实验。

（1）在如图甲所示的实验中，当闭合开关后，可以观察到磁场中金属棒ab在导轨上运动，这说明磁场对通电导体有力的作用；（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到金属棒ab向相反的方向运动，说明力的方向与_________方向有关；（3）在如图乙所示的实验中，闭合开关，保持蹄形磁体不动，若使导体AB沿水平方向运动，则电流表指针将发生偏转。

与此现象原理相同的是_________（选填“话筒”或“扬声器”）；（4）根据图示的情境可知，_________（填“甲”或“乙”）的磁性强，说明_________一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。

2．小梦学习小组利用铁屑、小磁针、定值电阻、电池、通电螺线管等实验器材，探究通电螺线管外部的磁场方向是怎样的，实验装置及现象如图甲所示。

请你参与探究并回答下列问题：（1）本实验通过______来证明磁场的存在；（2）如图甲所示，在通电螺线管的周围放小磁针的目的是______；（3）如图甲所示，在固定有通电螺线管的水平硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部的磁场分布与图______磁体的磁场分布相似；（4）对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与______有关；（5）小组同学还想探究一下通电螺线管周围磁场强弱与电流大小的关系，你认为可行的方法是______。

3．利用如图所示的装置进行电与磁的相关实验：（1）利用该装置探究“磁场对电流的作用”：①应将开关与接线柱______（选填“2”或“3”）接通；②为使导体ab运动加快，可将滑动变阻器的滑片向______（选填“左”或“右”）移；（2）将开关反方向闭合，利用该装置探究“产生感应电流的条件”：①保持磁体不动，若导体ab水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以______（选填“A”或“B”）；A．对调磁体的磁极，导体ab向左运动B．磁体不动，将导体ab向左运动②此时，电路中的______相当于电源。