《2020高考物理 月刊專版 專題09 交變電流和電磁感應(yīng)帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動新題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理 月刊專版 專題09 交變電流和電磁感應(yīng)帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動新題（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、交變電流和電磁感應(yīng)帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動 1.（20分）如圖所示，電源電動勢為E=100 V，內(nèi)阻不計(jì)，R1、R2、R4的阻值為300 ，R3為可變電阻。C為一水平放置的平行板電容器，虛線到兩極板距離相等且通過豎直放置的熒光屏中心，極板長為l=8 cm，板間距離為d=1 cm，右端到熒光屏距離為s=20 cm，熒光屏直徑為D=5 cm。有一細(xì)電子束沿圖中虛線以E0=9.6102 eV的動能連續(xù)不斷地向右射入平行板電容器。已知電子電荷量e=1.610-19 C。要使電子都能打在熒光屏上，變阻器R3的取值范圍多大？答案：解:電子穿過電容器過程中，在水平方向做勻速運(yùn)動l=v0t,（2分）在豎直方

2、向做勻加速直線運(yùn)動y1=at2,（2分）v1=at,（1分）a=,（1分）電子穿出平行板電容器時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)角，tan=,（2分）聯(lián)立解得tan=。（1分）電子打在熒光屏上偏離中心O的位移為y=y1+stan,（2分）即y=(1+)y1。當(dāng)y1=時(shí)，代入數(shù)據(jù)求得y=3 cm,（1分）故要使電子都能打在熒光屏上，應(yīng)滿足y,（2分）聯(lián)立解得U（1分）代入數(shù)據(jù)求得A、B兩點(diǎn)間電壓U25 V。（1）當(dāng)UAB=25 V時(shí)，即UAB=R2-R4=25 V,代入數(shù)據(jù)求得R3=900 。（2分）（2）當(dāng)UBA=25 V時(shí)，即UBA=R4-R2=25 V,代入數(shù)據(jù)求得R3=100 。（2分）綜述100 R39

3、00 。（1分）2、（20分）由于受地球信風(fēng)帶和盛西風(fēng)帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流。海流中蘊(yùn)藏著巨大的動力資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界大洋中所有海洋的發(fā)電能力達(dá)109 kW。早在19世紀(jì)法拉第就曾設(shè)想，利用磁場使海流發(fā)電，因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離子隨海流做定向運(yùn)動，如果有足夠強(qiáng)的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來。目前，日本的一些科學(xué)家將計(jì)劃利用海流建造一座容量為1 500 kW的磁流體發(fā)電機(jī)。如圖所示為一磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，上、下兩塊金屬板MN水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=l102m2，板間相距d=100 m海水的電阻率=0.25 m在金屬板之間

4、加一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向由南向北，海水從東向西以速度v=5 m/s流過兩（3）若用此發(fā)電裝置給一電阻為20 的航標(biāo)燈供電，則在8 h內(nèi)航標(biāo)燈所消耗的電能為多少?答案：（1）由右手定則可知N板相當(dāng)于電源的正極，故N板電勢高（4分）（2）E=Bdv=0.11005 V=50 V（4分）r=0.25（4分）（3）I=A，（4分）8小時(shí)航標(biāo)燈消耗的電能E=I2Rt=3.6106 J。（4分）3、（20分）如圖所示，電容器固定在一個(gè)絕緣座上，絕緣座放在光滑水平面上，平行板電容器板間距離為d，電容為C，右極板有一個(gè)小孔，通過小孔有一長為d的絕緣桿，左端固定在左極板上，電容器極板連同底座、

5、絕緣桿總質(zhì)量為M。給電容器充入電量Q后，有一質(zhì)量為m的帶電量+q的環(huán)套在桿上以某一初速度v0對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動（M=3m）。設(shè)帶電環(huán)不影響電容器板間電場的分布，電容器外部電場忽略不計(jì)。帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左板V=v0=v0（3分）（2）環(huán)在距左板最近時(shí)的電勢能=-q（3分）（3）設(shè)從開始到環(huán)距左板最近的過程中，電容器移動的距離為s由動能定理得其中F電=qE=（2分）解之得：f=（3分）4、如圖所示，第四象限內(nèi)有互相正交的勻強(qiáng)電場E與勻強(qiáng)磁場B1，勻強(qiáng)電場E的電場強(qiáng)度大小為E=500V/m，勻強(qiáng)磁場B1的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=0.5T。第一象限的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，有方洛倫茲力大小相等，方向相反，電場E的方

6、向與微粒運(yùn)動方向垂直，即與y軸負(fù)方向成60角斜向下，由力的平衡條件有qE=qvB1，所以v=E/B1=1.0103m/s。（2）畫出微粒的運(yùn)動軌跡如圖所示。由幾何關(guān)系可知PM=0.2m，y軸與圖中虛線圓相切，由tan30=可得微粒在第一象限內(nèi)做圓周運(yùn)動的半徑為：R=PMtan30=0.2m=m。微粒做圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供，即qvB2=m解得。（3）由圖可知，磁場B2的最小區(qū)域應(yīng)該分布在圖示的矩形PACD內(nèi)。由幾何關(guān)系易得：PD=2Rsin60=0.2m，PA=R（1-cos60）=，所以，勻強(qiáng)磁場B2區(qū)域最小面積為：。5、（20分）示波器的核心部件是示波管，示波管由電于槍、偏轉(zhuǎn)電極和

7、熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空，如圖所示。某一次示波器開機(jī)后，偏轉(zhuǎn)電極上未加電壓，電子槍產(chǎn)生的高速電子束打在熒光屏的正中央形成一個(gè)亮斑，已知電子槍的加速電壓大小為U，亮斑處的電流為I，電于質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略電子從燈絲逸出時(shí)的速度和電子與熒光屏作用后的速度。（1）求電子打在熒光屏中心處的平均作用力。（2）若豎直偏轉(zhuǎn)電極YY的長為L1，兩板距離為d，電極YY的右邊緣到熒光屏的距離為L2，圓形熒光屏的直徑為D。在水平偏轉(zhuǎn)電極XX不加電壓的情況下，要使所有的電子都能打在熒光屏的豎直直徑上，在電極YY上所加正弦交變電壓的最大值須滿足什么條件？（在每個(gè)電于通過極板的極短時(shí)間內(nèi)，電場可視為恒定不變）解：（

8、1）每個(gè)電子，對每個(gè)電子使用動量定理：，（2）設(shè)yy 方向偏轉(zhuǎn)電壓為U2 ，電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)與入射方向的夾角為，6、如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距l(xiāng) = 0.2m，電阻R1 = 0.4，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m = 0.1kg、電阻R2 = 0.1的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 = 0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止起做勻加速運(yùn)動并開始計(jì)時(shí)，若5s末桿的速度為2.5m/s，求：（1）5s末時(shí)電阻R上消耗的電功率；（2）5s末時(shí)外力F的功率.（3）若桿最終以8 m/s的速度作勻速運(yùn)

9、動, 此時(shí)閉合電鍵S , 射線源Q釋放的粒子經(jīng)加速電場C加速后從a孔對著圓心O進(jìn)入半徑r = m的固定圓筒中（筒壁上的小孔a只能容一個(gè)粒子通過），圓筒內(nèi)有垂直水平面向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場。粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞均無電荷遷移, 也無機(jī)械能損失，粒子與圓筒壁碰撞5次后恰又從a孔背離圓心射出 , 忽略粒子進(jìn)入加速電場的初速度, 若粒子質(zhì)量= 6.61027 kg , 電量= 3.21019 C, 則磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 多大？若不計(jì)碰撞時(shí)間, 粒子在圓筒內(nèi)運(yùn)動的總時(shí)間多大？解：（1）5s末桿產(chǎn)生的電動勢 E =B l v = 0.5 0.2 2.5 V = 0.25 V A = 0.5 A電阻上消耗的電功率 PR = I 2 R1 = 0.1 W 粒子從C孔進(jìn)入磁場的速度v =m/s 8.0103 m/s由題意知：粒子與圓筒壁碰撞5次后從a孔離開磁場, 由幾何關(guān)系求得d O b = 60,軌跡半徑R = 1.0 m又： 故： = T =1.65105 T又：d Ob = , 粒子作圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)過的圓心角為根據(jù) 及 v =