2022年高考物理真题和模拟题分类汇编 专题20 电磁学计算题（学生版+解析版）.pdf

《2022年高考物理真题和模拟题分类汇编 专题20 电磁学计算题（学生版+解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理真题和模拟题分类汇编 专题20 电磁学计算题（学生版+解析版）.pdf（58页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、专题2 0电磁学计算题【真题汇编】1、(2022 湖 南 卷 T 1 3)如图，两个定值电阻的阻值分别为R|和&，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为6,极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为“、带电量为+4的小球以初速度丫沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为g,忽略空气阻力。(1)求直流电源的电动势(2)求两极板间磁场的磁感应强度8；(3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E。此A x x x xd x x

2、 x xI 勺 X XI*J3d !E2、(2022 广 东 卷 T 1 4)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了 1923年的诺贝尔奖。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有 两 个 质 量 均 为 位 于 同一竖直线上的球形小油滴A和B,在时间，内都匀速下落了距离九。此时给两极板加上电压U(上极板接正极),A继续以原速度下落,8经过一段时间后向上匀速运动。8在匀速运动时间,内上升了距离(/?2 H%),随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动

3、直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为于=1丫，其中为比例系数，m为油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求：(1)比例系数A；（2）油滴A、B的带电量和电性；8上升距离力2 电势能的变化量;（3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1 +d，U.B3、（2 02 2 山东卷 T 17）中 国“人造太阳”在核聚变实验方而取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系。孙z中，0 4,1 空间内充满匀强磁场I，磁感应强度大小为8,方向沿尤轴正方向；-3 d

4、,z 0,y.O 的空间内充满匀强磁场I I,磁感应强度大小为注6,方向平行于X。），平面，与 x 轴正方向夹角为4 5；z 0）、速度大小不同的离子，其中速度大小为W的离子进入转筒,经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷,不计离子的重力和离子间的相互作用。（1）求磁感应强度B的大小;若速度大小为w的离子能打在。板的A处，求转筒P角 速 度 的 大 小；（2）较长时间后，转筒尸每转一周有N个离子打在板。的C处，0 C与x轴负方向的夹角为仇求转筒转动一周的时间内，C处受到平均冲力F的大小；6v（3）若转筒P的角速度小于_ 电，且A处探测到离子，求

5、板。上能探测到离子的其他夕的值（为探测点位R置和。点连线与x轴负方向的夹角）。邕f避M10、（2022 河 北 T14）两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直无0 y平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间。点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为式40)、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求：2 兀？(1)2=0 时刻释放的粒子，在-时 刻 的 位 置 坐 标;洛八 67tm(2)在1 时间内，静电力对r =0 时刻释放的粒子所做的功;qB 4

6、 兀、？Ti2Ejny 6nm(3)在 M-V 点放置一粒接收器，在 时 间 内 什 么 时 刻 释 放 的 粒 子 在 电 场 存 在 期 间I 祈 4 遍J 通被捕获。11、(2022 湖 北 T15)如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框4的边长L=0.2 m、回路电阻R=1.6 x 1 0-3。、质量机=o.2 k g。线框平面与磁场方向垂直，线框的a d 边与磁场左边界平齐，加边与磁场下边界的距离也为小 现对线框施加与水平向右方向成6 =4 5。角、大小为4&N 的恒力/，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从 必 边进入磁场

7、开始，在竖直方向线框做匀速运动;A 边进入磁场时，儿边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取g =1 0 m/s 2,求：(1)c 沿边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小;(2)磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热;(3)磁场区域的水平宽度。X XX XX XX Xx xX X【突破练习】1.(2022 北京市延庆区高三下学期一模)如图所示为回旋加速器原理图，它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(。形盒)隔开相对放置，。形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场。在。形盒所在处存在匀强磁场。置于中心附近的粒子源产生的带电粒子，在电场中被加速，

8、带电粒子在。形盒内不受电场力，只在洛伦兹力作用下，在垂直磁场平面内作匀速圆周运动。一质量为，电荷量为4的带电粒子自半径为R的。形盒的中心附近由静止开始加速，。形盒上所加交变电压大小恒为U,力形盒所在处的磁场的磁感应强度为8,不考虑相对论效应，求：(1)带电粒子从。形盒边缘飞出时的速度大小也(2)交变电压的周期T；(3)带电粒子从释放到飞出加速器，被加速的次数M3.(2022 福建厦门市高三下学期二模)实验室有一装置可用于探究原子核 性质，该装置的主要原理可简化为：空间中有一直角坐标系。孙z,在 紧 贴(-0.2m,0,0)的下侧处有一粒子源P,能沿x轴正方向以v o=l x 106m/s的速度

9、持续发射比荷为幺=5 x 10,C/k g的某种原子核。在x 0,）0的空间有垂直于x O.y平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B i=0.2 To忽略原子核间的相互作用，x O y平面图如图甲所示。（1）求原子核第一次穿过y轴时的速度大小；（2）若原子核进入磁场后，经过&=x l（T 7 s瞬间分裂成八匕两个新核。两新核的质量之比为ma:mb=:2-电荷量之比为名:%=1:2；速度大小之比为匕：以=4:1,方向仍沿原运动方向。求：a粒子第1次经过y轴时的位置（3）若电场E可 在I X W v/m 百X gv/m之间进行调节（不考虑电场变化而产生的磁场）。在x O z平面7T内x l）个区

10、域P时的速度大小处和粒子穿过该区域过程中速度的水平分量的变化量大小A%x；（3）到达第几个区域P时，粒子不能从该区域的下方穿出。O.-x x fx f X x fx fX 权 4十X|X|X X|X x|x x|x|x|x JX|x|1xx4x4x 4x 4x 4x 4x 4X|X|x x|X x|x|x x|x|x|x|x J rx 4 x 4x 4x Ax 4x 4x 4x 4x 件 4.?dX f X f X XX 缶根也,pX|X|X I X I X x|x|x|x|x|x x|x *专题2 0电磁学计算题【真题汇编】1、(2 0 2 2 湖 南 卷 T 1 3)如图，两个定值电阻的阻

11、值分别为R|和&，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为6,极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为“、带电量为+4的小球以初速度丫沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为g,忽略空气阻力。(1)求直流电源的电动势(2)求两极板间磁场的磁感应强度8；(3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E 。A x x x xd X X X X1*4 X X)夫2E【答案】mgd 溷+R?)语mv；意mg【解析】(1)小球在电磁场

12、中作匀速圆周运动，则电场力与重力平衡，可得Eq=mg用两端的电压U2=Ed根据欧姆定律得u,=,&2 4+4 -联立解得Fngd(R+R?)(2)如图所示设粒子在电磁场中做圆周运动的半径为，根据几何关系(r-d +(岛了解得r-2d根据V2qvB=mr解得(3)由几何关系可知，射出磁场时，小球速度方向与水平方向夹角为6 0,要使小球做直线运动，当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时，电场力最小，电场强度最小，可得E q-nig cos 60解得E 42q2、（2022 广 东 卷 T14）密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了 1923年的诺贝尔奖。图是密

13、立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为加。、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B,在时间f内都匀速下落了距离九。此时给两极板加上电压U（上极板接正极）,A继续以原速度下落,B经过一段时间后向上匀速运动 在匀速运动时间f内上升了距离%（4。%）,随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为/=其中为比例系数，为油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求：（1）比例系数&；（2）油滴A、8的带电量和电性；8上升距

14、离力2电势能的变化量；（3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。_ 4fl_1+d，U B【答案】（1）生 型；（2）油滴A不带电，油滴B带负电，电 荷 量 为9 J 瞋一,一 一 ；（3）%限 见解析【解析】（1）未加电压时，油滴匀速时的速度大小匕匀速时mg=f又If =km3v联立可得2k=m3 gt%(2)加电压后，油滴A 的速度不变，可知油滴A 不带电，油滴B 最后速度方向向上，可知油滴B 所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B 带负电，油滴B 向上匀速运动时，速度大小为联立解得以根据平衡条件可得；Umg+km5 v2-一qd解得_ mgdQzy+4)q%u根据4 f又二 a g-

15、(4+一)p-4(3)油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为2 m,新油滴所受电场力L Uq _(4+)r-二-d 4若F 2mg,即耳)%可知新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律mv2-匕=2mv可得y共0新油滴向上加速，达到平衡时2 mg+k-(2my v=F解得速度大小为速度方向向上;若 尸 2mg,即4%可知匕 0新油滴向下加速，达到平衡时I2mg=F+k-（2my v解得速度大小为速度方向向下。3、（2 0 2 2 山 东卷 T 1 7）中 国“人造太阳”在核聚变实验方而取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系。孙z中，

16、0 4，d空间内充满匀强磁场I,磁感应强度大小为8,方向沿x轴正方向；-3 d,z 0,y.O的空间内充满匀强磁场H,磁感应强度大小为后 B，方向平行于x Oy平面，与X轴正方向夹角为45。；z 0,y（）的空间内充满沿y轴负方向的匀2强电场。质量为?、带电量为+4的离子甲，从y Oz平面第三象限内距y轴为L的点A以一定速度出射，速度方向与z轴正方向夹角为 夕，在在y Oz平面内运动一段时间后，经坐标原点。沿z轴正方向进入磁场i o不计离子重力。（1）当离子甲从A点出射速度为%时，求电场强度的大小E；（2）若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度%；（3）离 子 甲 以 幽

17、 的 速 度 从。点沿z轴正方向第一次穿过x Oy面进入磁场I,求第四次穿过x Oy平面的2m位置坐标（用d表示）；（4）当离子甲以 磔 的 速度从。点进入磁场I时，质量为4加、带电量为+4的离子乙，也从。点沿Z轴正方向以相同的动能同时进入磁场I,求两离子进入磁场后，到达它们运动轨迹第一个交点的时间差Af （忽略离子间相互作用）。【答案】（1）mvl s i n p c o s 0幽；(3),d,0)：(4)(7+7 0)胃m qB【解析】（1）如图所示将离子甲从A点出射速度 为%分解到沿y轴方向和z轴方向，离子受到的电场力沿y轴负方向，可知离子沿z轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线

18、运动，从A到。的过程，有L =%c o s 0 tv0 s i n (3=ata3m联立解得mv sin(3 cos/3离子从坐标原点。沿z轴正方向进入磁场I中，由洛伦兹力提供向心力可得离子经过磁场I偏转后从y轴进入磁场II中，由洛伦兹力提供向心力可得0 D mv2qv-B=-2 r2可得r2=A/2/;为了使离子在磁场中运动，需满足r1d,r1s 3d联立可得v d 0 )(4)设离子乙的速度为M,根据离子甲、乙动能相同，可得可得离子甲在磁场1中的轨迹半径为离子甲在磁场n中的轨迹半径为离子乙在磁场I中的轨迹半径为离子乙在磁场11中的轨迹半径为lm vlx 4 m vf22 2f_ v _ q

19、Bdv =2 4mmy d尸_qB 2mv yfldq-B2,mM d 1rx=-=-rqB 4 2 imv yfld 1F；二=并q-B2根据几何关系可知离子甲、乙运动轨迹第一个交点如图所示X从。点进入磁场到第一个交点 过程，有而=I孑E 工+/1卞 2工兀 m +1 27=rm-=(l +Vr2-)x 兀 m2 2 2 482 42 n qBq B2%=Z，+*=红 网+当”=(8+8 0严qB V2 qBq-B2可得离子甲、乙到达它们运动轨迹第一个交点时间差为 r=，乙一而=（7 +7 0）黑qB4、（2 0 2 2 全国甲卷 T 2 5）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化

20、的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；随为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆。的一端与M 固连且与镜面垂直，另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M 的中心使用前需调零，使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经尸。上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使“发生倾斜，入射光束在例上的入射点仍近似处于P。的圆心，通过读取反射光射到P Q上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为”,磁场磁感应强度大小为3,线圈C的匝数为 N。沿水平方向

21、的长度为/,细杆。的长度为d,圆弧尸。的半径为r,rd,d 远大于弹簧长度改变量的绝对值。（1）若在线圈中通入的微小电流为/,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值 及P。上反射光点与O点间的弧长s；（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光点出现在O点上方,与 O点间的弧长为S L 保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在。点下方，与。点间的弧长为S 2。求待测电流的大小。p反射光。入射光【答案】理，生也；也3k dk ANBlr【解析】(1)由题意当线圈中通入微小电流/时，线圈中的安培力为F=NB11根据胡克定律有F=NBII=k|Ar|NBIl设

22、此时细杆转过的弧度为仇则可知反射光线转过的弧度为2仇乂因为d Ax,r dsim9=a sin2e=2夕所以有乂=d es=r-26联立可得s=-Ax=INBHr（2）因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为丁，当初始时反射光点在。点上方，通电流r后根据前面的结论可知有V辽+s dk当电流反向后有S2 =INBIlrdk联立可得4dMs +S2)NBlr同理可得初始时反射光点在。点下方结果也相同，故待测电流的大小为=4必（.+$2）一 _NBlr5、（2 0 2 2 全国乙卷 T 2 4）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为/=0.4 0 m 的正方形金属框的一个顶点上。金属框

23、的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为2=5.0 x IO。/m；在，=0 到f =3.0s 时间内，磁感应强度大小随时间 r 的变化关系为8（/）=0.3-0.1 S I）。求：（1）?=2.0s 时金属框所受安培力的大小；（2）在，=0 到f =2.0s 时间内金属框产生的焦耳热。【答案】（1）0.04V 2N；（2）0.016J【解析】(1)金属框的总电阻为/?=4M=4xO.4x5xlO_3Q=0.008Q金属框中产生的感应电动势为I2A 小 AB x E=-=0.1X-X0.42V=0.008Vt t 2金属框中的电流为=2

24、.0s 时磁感应强度B2=(0.3-0.1X2)T=0.1T金属框处于磁场中的有效长度为L=y2l此时金属框所受安培力大小为工=不=0.1X1X 血 X 0.4N=0.04V2N(2)0:2.0s内金属框产生的焦耳热为Q=l2Rt=l2x 0.008 x2J=0.016J6、(2022 浙 江 1 月 卷 T2 D 如图所示，水平固定一半径片0.2m 的金属圆环，长均为厂，电阻均为Ro 的两金属棒沿直径放置，其中一端与圆环接触良好，另一端固定在过圆心的导电竖直转轴。O 上，并随轴以角速度=600r ad/s 匀速转动，圆环内左半圆均存在磁感应强度大小为B i 的匀强磁场。圆环边缘、与转轴良好接

25、触的电刷分别与间距人的水平放置的平行金属轨道相连，轨道间接有电容C=0.09F 的电容器，通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2 相连。电容器左侧宽度也为从 长度为，2、磁感应强度大小为历的匀强磁场区域。在磁场区域内靠近左侧边缘处垂直轨道放置金属棒外，磁场区域外有间距也为人的绝缘轨道与金属轨道平滑连接，在 绝 缘 轨 道 的 水 平 段 上 放 置 形 金 属 框 兀 加。棒 必 长 度 和 形 框 的 宽 度 也 均 为h、质量均为，=0.01 k g,de 与(/长度均为/3=0.08 m,已知/i=0.25m,/2=0.068 m,B 产&=1T、方向均为竖直向上；棒 必 和 形 框 的

26、 cd边的电阻均为R=0.1C,除已给电阻外其他电阻不计，轨道均光滑，棒仍与轨道接触良好且运动过程中始终与轨道垂直。开始时开关S和接线柱1接通，待电容器充电完毕后，将 S从 1拨到2,电容器放电，棒 协 被 弹 出 磁 场 后 与 形 框 粘 在 一 起 形 成 闭 合 框 H c d,此时将S与 2 断开,已知框。尻4 在倾斜轨道上重心上升0.2m 后返回进入磁场。(1)求电容器充电完毕后所带的电荷量Q,哪 个 极 板 或 N；)带正电？(2)求电容器释放的电荷量A。；(3)求框必M 进入磁场后，H 边与磁场区域左边界的最大距离X。【答案】(1)0.54C；M 板;(2)0.1 6C；(3)

27、0.1 4m【解析】(1)开关S和接线柱1 接通，电容器充电充电过程，对绕转轴转动的棒由右手定则可知其动生电源的电流沿径向向外，即边缘为电源正极，圆心为负极，则 M板充正电；根据法拉第电磁感应定律可知E-B.cor22 1则电容器的电量为Q=CU=Q.54C(2)电容器放电过程有BJQ Q =mvt棒必被弹事磁场后与形框粘在一起的过程有mvx=m+m)v2棒 上 滑 过 程 有2mv=2mgh联立解得AQ=/2=0.16CB J(3)设导体框在磁场中减速滑行的总路程为A r,由动量定理2R=2mv2可得Ax=0.128m O.O8/7匀速运动距离为Z3-l2=0.012m则AX=AX+/3-/

28、2=0.14m7、(2022 浙 江 1 月 卷 T22)如图为研究光电效应的装置示意图，该装置可用于分析光子的信息。在 xOy平 面(纸 面)内，垂直纸面的金属薄板M、N 与 y 轴平行放置，板 N 中间有一小孔。有一由x 轴、y 轴和以。为圆心、圆心角为90的半径不同的两条圆弧所围的区域I ,整个区域I 内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为3、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域I右侧还有一左边界与y轴平行且相距为/、下边界与X轴重合的匀强磁场区域0,其宽度为a,长度足够长，其中的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小可调。光电子从板 逸出后经极板间电压U加速(

29、板间电场视为匀强电场)，调节区域I的电场强度和区域n的磁感应强度，使电子恰好打在坐标为(。+2/,0)的点上，被置于该处的探测器接收。已知电子质量为八电荷量为e,板M的逸出功为W o,普朗克常量为从忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为v的光照射板”时有光电子逸出，(1)求逸出光电子的最大初动能E k m,并求光电子从。点射入区域I时的速度w的大小范围；(2)若区域1的电场强度大小后=B 学,区域n的磁感应强度大 小 为=也 空，求被探测到的电子m刚从板M逸出时速度V M的大小及与X轴的夹角B；(3)为了使从。点以各种大小和方向的速度射向区域I的电子都能被探测到，需要调节区域I的电场强度E和

30、区域I I的磁感应强度B 2,求E的最大值和&的最大值。【答 案】（1）%=尿%；l2（hv+eU-VV；（2）v*巫;力=3 0。；（3）m V m V m2（加/+e U-叱）mEm ax；B?2Biyl2m（hv-Wn）ea【解析】(1)光电效应方程，逸出光电子的最大初动能I,-，%=Ek+eU；(0 Ek%)2eU v 2(fa/+eU-叱)m V m如图所示，几何关系vM sin P=v()sin a0=30(3)由上述表达式可得山mvn.a-sin a=eB,2可得Z,ax =42 O +e U-M）%sin a BtB2=m2（同 一 网）m2B2m（hv-W。）ea8、（20

31、22 浙 江 6月 卷 T 21）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如 图 1 所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与 I 接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2 接通定值电阻R o,同时施加回撤力F,在 F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的回 图如图2 所示，在八至h时间内F=（80 01 0

32、v）N,2 时撤去凡已知起飞速度w=80 m/s,”=1.5s,线圈匝数“=1 0 0 匝，每匝周长/=l m,飞机的质量 M=1 0 k g,动子和线圈的总质量机=5k g,R）=9.5C,B=0.1 T,不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求（1）恒流源的电流/;（2）线圈电阻R；（3）时刻白。【答案】(1)8 0 A；(2)R =().5 Q；(3)/6 +3s3 2【解析】(1)由题意可知接通恒流源时安培力F.=nBIl动子和线圈在0 九时间段内做匀加速直线运动，运动的加速度为a=/根据牛顿第二定律有F.凌=(M+a代入数据联立解得I=-=80AnlBt1(2)当S掷向2接通定

33、值电阻R o时，感应电流为nBlv&+R此时安培力为F：员=nBIl所以此时根据牛顿第二定律有2 12 rj2(800-10v)+vm aq +R由图可知在至与期间加速度恒定，则有&K）&+R解得R=0.5Q，a=160m/s2（3）根据图像可知L一 =-0.5sa故L=2S；在0 ，2时间段内的位移s =卬2=80m而根据法拉笫电磁感应定律有_ A。nBkSE=n1-Z Ar电荷量的定义式kq It1=-R+4可得q=12nBl s-/。（4一，2）R+&从，3时刻到最后返回初始位置停下的时间段内通过回路的电荷量，根据动量定理有一 n B l/q =0 -&7 2 )联立可得（，3-，2）+

34、（，3 T 2）-1=0解得V 5+3t-.=-S329、（2022 浙 江6月 卷 T22）离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P,可绕过。点、垂直xOy平 面（纸面）的中心轴逆时针匀速转动（角速度大小可调），其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板。，板。与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为机、电荷量为-0）、速度大小不同的离子，其中速度大小为w的离子进入转筒,经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷,不计离子的重力和离子间的相互作用。（1）求磁感应强度B的大小；若速

35、度大小为W的离子能打在。板的A处，求转筒P角速度c o的大小；（2）较长时间后，转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处，O C与x轴负方向的夹角为仇求转筒转动一周的时间内，C处受到平均冲力厂的大小；6 v（3）若转筒尸的角速度小于 7,且A处探测到离子，求板。上能探测到离子的其他夕的值（为探测点位R置和。点连线与x轴负方向的夹角）。离子源M【答案】（1）8 =4，0=（4火 +1）昆，k=0,1,2,3-；（2）F=2,m+N mvo tan,”=qR R 2（兀 一 6）兀 R 2Z W 5 10,1,2,；（3）0=7 i,一 兀6 6【解析】（1）离子在磁场中做圆周运动有D加诏则B的qR

36、离子在磁场中的运动时间兀Rt=2%转筒的转动角度,7 1c ot=2E+2t y =(4 Z +l卑，&=0,1,2,3（2）设速度大小为v的离子在磁场中圆周运动半径为R ,有nR=R t a n 2ev =vot a n y离了在磁场中的运动时间转筒的转动角度转筒的转动角速度动量定理t（Tl 0）%c of=2mt+f）,Clrni+0）vnco-（n-0）Rn=0,1.2,F =Nmva F（2 兀+6）N mv12（兀一6）兀 R0t a n 2n=0 I,2,（3）转筒的转动角速度（4 +l）v0 _ （2 兀 +O）v0 6 v0R（TI-6）R 0)、初速度为零的粒子，不计重力及粒

37、子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求：271m(1)1 =0 时刻释放的粒子，在，二下时刻的位置坐标;qB 0空间存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限空间存在方向沿x轴正方向的匀强电场。一质量为，小 电荷量为q的带正电粒子（不计重力），以大小为V、方向与y轴正方向夹角6=6 0。的速度沿纸面从坐标为（0,百乙）的P l点进入磁场中，然后从坐标为（0,-V 3 A）的P 2点进入电场区域，最后从x轴上的尸3点（图中未画出）垂直于x轴射出电场。求:（1）磁场的磁感应强度大小B；（2）粒子从P i点运动到P 2点所用的时间*（3）电 场 强度的大小E.【答 案】（1）Bmv2qL87rL3v

38、(2)1=【解 析】（1）带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示,其 圆 心 为O i,对 应 轨 道 半 径 为R,由几何关系可得7?sin6=V3L由牛顿第二定律和向心力公式有qvB-mv2R联立可得B=2qL（2）带电粒子在磁场中运动时间“2万_ 27rmI=-qB联立可得%7lL4-3v(3)带电粒子在电场中运动时间，2,由运动的合成与分解有vcos-/2=y/3Lvsin0 at2=0由牛顿第二定律有qE=ma联立可得2mv4qL3.(2 0 2 2 福建厦门市高三下学期二模)实验室有一装置可用于探究原子核 性质，该装置的主要原理可简化为：空间中有一直角坐标系。盯z,在紧贴(-0.2 m,

39、0,0)的下侧处有一粒子源尸，能沿x 轴正方向以v o=lX 10 6mzs 的速度持续发射比荷为旦=5x 10,C/k g 的某种原子核。在 x 0,v 0 的空间有垂直于x O y 平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B=0.2T。忽略原子核间的相互作用，x O)，平面图如图甲所示。(1)求原子核第一次穿过y 轴时的速度大小：(2)若原子核进入磁场后，经过4 =x 1。-7 s 瞬间分裂成a、b 两个新核。两新核的质量之比为ma:mh=:2.电荷量之比为/=1:2；速 度 大 小 之 比 为 匕：以=4:1,方向仍沿原运动方向。求：a粒 子 第1次 经 过y轴时的位置(3)若 电 场E可

40、 在1 X l()5v/m&X l()5v/m之间进行调节(不考虑电场变化而产生的磁场)。在x(?2平面TT内x“=&_y=，/m 0.227 m(3)由于电场E可在lx l0 5v/m Gx l()5v/m之间进行调节，原子核在。町 平面的电场中做类平抛运动，贝It=，ci=,U y =atg，y=-at：%m 2解得I x lO6m/s vy V 3x lO6m/s m y 1）个区域P时的速度大小小和粒子穿过该区域过程中速度的水平分量的变化量大小A V n x；（3）到达第几个区域P时，粒子不能从该区域的下方穿出。捐:怵蚱饰更靠沈昨相前注加x|x|x|x4x I p【答案】(l)、=2

41、m/s：%=0.2 m/s；(2)匕=2 册 m/s (=2,3,4,5.)；A vw=0.2 m/s；(3)=100【解析】(1)进入第一个区域P前，粒子做自由落体运动，有片=2 gd代入数据解得V 1 =2m/s在区域P中，粒子所受重力、电场力的合力为F=qE mg=0所以，粒子在区域P中做匀速圆周运动，粒子穿出第一个区城P时，设巧与x轴正方向的夹角为6。其运动轨迹如图所示由题意%=匕 cos 0设粒子在该区域内的轨道半径为4,由牛顿第二定律有由几何关系有d=4 cos 0联立得%qB dm代入数据解得vl v=0.2 m/s进入第（1）个区域P前的过程中，由动能定理有nmgd-m v2,

42、2 解得vn=yj2ngd =2 fnm/s(=2,3,4,5.)设粒子进入、穿 出 第 个 区 域 产 时，也 与x轴正方向的夹角分别为a、,轨道半径为5。其运动轨迹如图所示由题意匕武二vn c os P 一 vn c os a由牛顿第二定律有2VqvnB -m 由几何关系有d=rn cos fi-rn cos a联立得qBdm代入数据解得Av,u.=0.2m/s(3)设粒子刚好不能从第个区域P 内穿出，其满足的条件是粒子在该区域的轨迹恰好与下边界相切，即在下边界的速度匕,，沿 x 轴正方向，故%=为从粒子进入第一个区域P 到刚好不能从第 个区城尸内穿出的整个过程中，粒子在水平方向的速度分量的变化量为 丫 总”匕”因A r*恒定，故丫献=必%即 匕 优=匕 比=I故m即21712 gq-B2d带入数据得n=100故粒子不能从第100个区域户的下方穿出。