2019年高考物理试题分项解析专题13电磁感应综合问题（第01期）.doc

1、1专题 13 电学综合问题1（16 分）（2019 江苏启东中学等七校联考）如图所示，在竖直平面内存在着两种区域：无电场区域和有理想上下边界的匀强电场区域。两种区域相互间隔，竖直高度相等均为 h电场区域共有 n 个，水平方向足够长，每一电场区域场强的大小均为 E= ，场强的方向均竖直向上。一个质量为 m、 电量 为 q 的带mgq正电小球(看作质点），从第一无电场区域的上边缘以初速度 v0水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g 则（1）求小球刚离开第一个电场区域时的速度大小 v1；（2）求小球从开始运动到刚好离开第二个电场区域所经历的时间 t2；（3）若场强大小均为 E= ，方向不变，求小球从

2、开始运动到刚好离开第 n 个电场区域所经历的总时间2mgqtn【名师解析】 (1)根据平抛 运动的知识，设刚进第一电场区时竖直方向速度为 vy1,有： vy12=2gh （1 分）刚进第一电场区时的速度为： （2 分）第一电场区内： qE=mg，粒子做匀速直线运动 （1 分）则刚离开第一个电场区域时的速度大小: （1 分）(2) 在两个无电场区内的运动为完整的平抛运动，时间为 t,有：2 h= gt2 t =2 gh （2 分）12第一、二电场区内粒子均做匀速直线运动第一电场区内： （1 分）2第二电场区内：刚进时的竖直方向速度： vy2= （1 分）（1 分）所以： （1 分）2（2019

3、江苏泰州 12 月联考）如图所示，水平放置的正对平行金属板 A、B 长度都为 L，板间加恒定电压 U，且 A 板带正电、B 板带负电，小孔 O 位于 A 板的正中间（如图所示），在 A 板上方加有一垂直纸面的匀强磁场。小孔 O 中装有一个微型特殊碰撞网，只有垂直于极板入射的粒子才能进入小孔，且带电粒子从碰撞网出射的速度方向会因为碰撞网的作用而分布在与中间竖直线左右成 角范围内，速度大小不变。现有一粒子源处于两极板正中间、O 点正下方的位置 C，向各方向不断地以初速度 v0释放比荷为 、不计重力的带负电粒子，紧贴 A 板上侧面有一长度为 L/4 的荧光板 PQ，P 点与 A 板左端重合，假设打到

4、荧光板上的粒子均被板吸收。从小孔 O 出射的粒子最远能到达 A 板的 左边界。忽略边缘效应，求：（1）带电粒子到达 O 点的速度大小；（2）磁感应强度 B0的大小和方向；（3）取 =70，若每秒有 N 个该种粒子从微型碰撞网的限定范围内向各方向均匀飞出，求每秒打在荧光3板上且距离 O 点为 0 范围内的粒子个数；（4）取 =60，并且每秒有 N0个粒子飞入磁场，而 A 板上方的磁场磁感应强度可在 0.5B0B3 B0范围内变化，假设粒子到达荧光板时沿板 PQ 方向呈均匀分布，请写出单位时间内到达荧光板的粒子数 n 与磁感应强度 B 之间的函数关系式（可用 B0表示）。【参考答案】(1) ，垂直

5、纸面向外(2) , (3) (4) （3）由 ；由 ，则 ，则 =60 0，则（4）根据因 x 的范围为 2Rsin2R，即 ；当 B 的范围为 0.5B03B0，x 的范围是 ： ，4则3（13 分）（2019 甘 肃天水一中第五次质检）如图所示，虚线 MN 左侧有一场强为 的匀强电场，在两条平行的虚线 MN 和 PQ 之间存在着宽为 L、电场强度为 的匀强电场，在虚线 PQ 右侧相距为 L 处有一与电 场 平行的屏 现将一电子 电荷量为 e，质量为 无初速度地放入电场 中的 A 点，最后电子打在右侧的屏上， AO 连线与屏垂直，垂足为 O，求：（1）电子从释放到打到屏上所用的时间；（2）电

6、子刚射出电场 时的速度方向与 AO 连线夹角 的正切值 ；（3）电子打到屏上的点 到 点 O 的距离 x【参考答案】（ 1） ；（2） ；（3）3 L5电子从释放到打到屏上所用的时间为： 联立求解得： ；（2）设粒子射出电场 时平行电场方向的速度为由牛顿第二定律得：电子进入电场 时的加速度为 ：电子刚射出电场 时的速度方向与 AO 连线夹角的正切值为； 联立得：（3）带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示： 设电子打到屏上的点 P 到 O 点的距离 x，根据上图有几何关系得：(11)联立(11)得：4（14 分）（2019 甘肃天水一中第五次质检）如图所示，空间有场强 E=1.010 2V/m 竖

7、直向下的电场，长 L=0.8m 不可伸长的轻 绳固定于 O 点另一端系一质量 m=0.5kg 带电 q=+510-2C 的小球拉起小球至绳水平后在 A 点无初速度释放，当 小球运动至 O 点的正下方 B 点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂6直打在同 一竖直平面且与水平面成 =53、无限大的挡板 MN 上的 C 点试求：(1)小球运动到 B 点时速度大小及绳子的最大张力； (2)小球运动到 C 点时速度大小及 A、C 两点的电势差；(3)当小球运动至 C 点时，突然施加一恒力 F 作用在小球上，同时把挡板迅速水平向右移至某处，若小球仍能垂直打在档板上，所加恒力 F 的最小值【参考答案】(1) T=

8、30N；(2)125V；(3)(2) AC 由功能关系及电场相关知识有：7vCsin=v BUAC=EhAC解得： ；5.(2018江苏省南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市高三调研)如图 6 甲所示，水平面矩形虚线区域有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化规律如图乙所示(图中 B0、 t0已知)。边长为 L、电阻为 R 的正方形导体线框 abcd 放置在水平面上，有一半在磁场区内，由于水平面粗糙，线框能保持静止状态。图 6 (1)求 02 t0时间内通过线框导线任一截面的电荷量 q；(2)求 03 t0时间内线框产生的焦耳热 Q；(3)通过计算在图丙中作出 06 t0时间内

9、线框所受水平面摩擦力 f 随时间 t 的变化图线(取水平向右为正方向)。【名师解析】(1)设 02 t0时间内线框产生的电动势为 E1，由法拉第电磁感应定律有E1 (1 分) 1 t1 B0L24t0产生的感应电流 I1 (1 分) E1R8通过的电荷量 q I1(2t0)(1 分)解得 q (2 分)B0L22R(3)02 t0时间内 ab 边受到的安培力方向水平向右，其大小F1 BI1L BB0L34Rt0受到方向水平向左的摩擦力大小f1 F1 B(1 分)B0L34Rt02t03 t0时间内 ab 边受到的安培力方向水平向左，其大小F2 BI2L BB0L32Rt0受到方向水平向右的摩擦

10、力大小f2 F2 B(1 分)B0L32Rt0再由 B t 图画出摩擦力 f 随时间 t 的变化图线如图所示(3 分)答案 (1) (2) (3)见解析B0L22R6. （2019 浙江模拟）如图，平面直角坐标系 xOy 中，在 及 区域存在场强大小相同，方向相反均平行于 y 轴 的匀强电场，在 区域存在方向垂直于 xOy 平面 纸面 向外的匀强磁场，电场强度与磁感应强度大小之比为 一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，经过 y 轴上的点 时的速率为 ，方向沿 x 轴正方向，然后经过 x 轴上的点 进入磁场。不计粒子重力。求：粒子到达 点时的速度大小和方向；9粒子第一次从磁场 下边界穿出位

11、置的横坐标；粒子从 点出发后做周期性运动的周期。【名师解析】 如图， 粒子从 到 做类平抛运动，设到达 时的 y 方向的速度为 ，由运 动学规律知，可得 ，故粒子在 的速度为设 v 与 x 成 角，则 ，即粒子从 到 ，根据动能定理知可得因为 所以根据得故粒子在磁场中做圆周运动的圆心为 ，在下图中，过 做 v 的垂线交 直线与 点，可得10故粒子在磁场中做圆周运动的圆心为 ，因粒子在磁场中的轨迹所对圆心角 ，故粒子将垂直于直线从 M 点穿出磁场，由几何关系知 M 的坐标答： 粒子到达 点时的速度大小为 ，方向与 x 成 角；粒子第一次从磁场下边界穿出位置的横坐标为 2L；粒子从 点出发后做周期性运动的周期为 。【方法归纳】 如图，粒子从 到 做类平抛运动，由类平抛运动规律知 ， ，粒子在的速度为 ， v 与 x 成 角，则 ；粒子从 到 ，根据动能定理知 ，可得 E，根据 求 B，根据 得 r，根据几何关系找圆心，求解第一次从磁场下边界穿出位置的横坐标； 粒子运动一个周期的轨迹如上图，粒子从 到 做类平抛运动： ，在磁场中由 到 M 动时间： ；从 M 运动到 ，一个周期的时间 。此题考查带电粒子在电磁场中的运动，正确画出运动轨迹试是关键，注意在磁场中的运动要注意几何关系的应用，在电场中注意由类平抛运动的规律求解。