高考物理電學(xué)大題整理

1、高三期末計(jì)算題復(fù)習(xí)題abFBNMPQR圖131兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ水平放置，其間距為0.60m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向下，兩導(dǎo)軌之間連接的電阻R5.0。在導(dǎo)軌上有一電阻為1.0的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌垂直，如圖13所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度勻速向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。求：（1）金屬棒ab兩端的電壓。（2）拉力F的大小。（3）電阻R上消耗的電功率。1（7分）解：（1）金屬棒ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為=3.0V，（1分）根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過R的電流I = = 0.50A。 （1分）電阻R兩端的電壓U2.5V。（1分）（2）由

2、于ab桿做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力和磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力大小相等，即F = BIL = 0.15 N （2分）（3）根據(jù)焦耳定律，電阻R上消耗的電功率1.25W （2分）2如圖10所示，在絕緣光滑水平面上，有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝正方形線框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。線框被全部拉入磁場(chǎng)的過程中線框平面保持與磁場(chǎng)方向垂直，線框的ab邊始終平行于磁場(chǎng)的邊界。已知線框的四個(gè)邊的電阻值相等，均為R。求：圖10Bvabcd在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)的電流大小。在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，ab邊兩端的電壓。在線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過程中，線框產(chǎn)生的熱量。2（7分）

3、（1）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv（1分）所以通過線框的電流為 I=（1分）（2）ab邊兩端電壓為路端電壓 Uab=I3R（1分）所以Uab= 3BLv/4（1分）（3）線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過程所用時(shí)間t=L/v（1分）線框中電流產(chǎn)生的熱量Q=I24Rt（2分）RNM圖163如圖16所示，兩根豎直放置的足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.50m，導(dǎo)軌上端接有電阻R0.80，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌下部的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)有虛線所示的水平上邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T，方向垂直于金屬導(dǎo)軌平面向外。電阻r0.20的金屬桿MN，從靜止開始沿著金屬導(dǎo)軌下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度進(jìn)入

4、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿下落過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力。（1）求金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)通過電阻R的電流大??；（2）求金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩端的電壓；（3）若金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)恰能勻速運(yùn)動(dòng)，則在勻速下落過程中每秒鐘有多少重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能？3.（7分）解：（1）金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv， （1分）根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過電阻R的電流大小I=0.5A（2分）（2）M、N兩端電壓為路端電壓，則UMN=IR=0.4V （2分）（3）每秒鐘重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能E= I2(R+r)t=0.25J （2分）4圖14abErB如圖14所示

5、，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角=37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直遇導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50的直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10m/s2。已知sin37=0.60，cos37=0.80，求： （1）通過導(dǎo)體棒的電流；（2）導(dǎo)體棒受到的安培力大??；（3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力。4.（1）導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電

6、路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I=1.5A2分（2）導(dǎo)體棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N2分（3）導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37=0.24N由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f1分 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件mg sin37+f=F安1分解得：f=0.06N1分AMNPQBERV圖16S1S25在水平面上平行放置著兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌間距為d，導(dǎo)軌和電路的連接如圖16所示。在導(dǎo)軌的MP端放置著一根金屬棒，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好?？臻g中存在豎直向上方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將開關(guān)S1閉合S2斷開，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1和I1，金

7、屬棒仍處于靜止?fàn)顟B(tài)；再將S2閉合，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2和I2，金屬棒在導(dǎo)軌上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直。設(shè)金屬棒的質(zhì)量為m，金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。忽略導(dǎo)軌的電阻以及金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，重力加速度為g。求：（1）金屬棒到達(dá)NQ端時(shí)的速度大小；（2）金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量。5（8分）解：（1）當(dāng)通過金屬棒的電流為I2時(shí)，金屬棒在導(dǎo)軌上做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律，（1分）設(shè)金屬棒到達(dá)NQ端時(shí)的速度為v，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，（1分）由以上兩式解得：。（2分）（2）當(dāng)金屬棒靜止不動(dòng)時(shí)，金屬棒的電阻，設(shè)金屬棒

8、在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量為Q，根據(jù)焦耳定律，（2分）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，將（1）的結(jié)果代入，解得（1分）。（1分）圖15(甲)BL-1.0B/10-2Tt/10-2s01.573.144.711.0圖15(乙)6如圖15（甲）所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)均勻分布著與線圈平面垂直的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n=100匝，電阻r=1.0，所圍成矩形的面積S=0.040m2，小燈泡的電阻R=9.0，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖15（乙）所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化

9、的周期。不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：（1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。（2）小燈泡消耗的電功率。（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化0T/4的時(shí)間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量。6（8分）解：（1）因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T=3.1410-2s。所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為E=2nBmS/T=8.0V （2分）（2）根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為Im=0.80A通過小燈泡電流的有效值為I=Im/0.40A，（1分）燈泡消耗的電功率為P=I2R=2.88W （2分）（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化1/4周期內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值nS通過燈

10、泡的平均電流（1分）通過燈泡的電荷量Q4.010-3C。（2分）UtU00T圖17(乙)T/2圖17(甲)v0MOllONABCD7如圖17（甲）所示，長(zhǎng)為l、相距為d的兩塊正對(duì)的平行金屬板AB和CD與一電源相連（圖中未畫出電源），B、D為兩板的右端點(diǎn)。兩板間電勢(shì)差的變化如圖17（乙）所示。在金屬板B、D端的右側(cè)有一與金屬板垂直的熒光屏MN，熒光屏距B、D端的距離為l。質(zhì)量為m，電荷量為e的電子以相同的初速度v0從極板左邊中央沿平行極板的直線OO連續(xù)不斷地射入。已知所有的電子均能夠從兩金屬板間射出，且每個(gè)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與電壓變化的周期相等。忽略極板邊緣處電場(chǎng)的影響，不計(jì)電子的重力以及電

11、子之間的相互作用。求：（1）t0和tT/2時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)金屬板B、D端界面時(shí)偏離OO的距離之比。（2）兩板間電壓的最大值U0。（3）電子在熒光屏上分布的最大范圍。7（9分）解：（1）t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子沿OO方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在T/2的時(shí)間經(jīng)過的位移l/2，即有，而后在電場(chǎng)力作用下做拋物線運(yùn)動(dòng)，在垂直于OO方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)到達(dá)B、D界面時(shí)偏離OO的距離為y1，則。（2分）tT/2時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子先在T/2時(shí)間內(nèi)做拋物線運(yùn)動(dòng)，沿OO方向的位移為l/2，在垂直于OO方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)偏離OO的距離為y2，將此時(shí)電子的速度分解為沿OO方向的速度v0與沿電場(chǎng)方向的分量vE，并

12、設(shè)此時(shí)刻電子的速度方向與OO的夾角為，而后沿直線到達(dá)B、D界面。設(shè)電子沿直線到達(dá)B、D界面時(shí)偏離OO的距離為y2，則有y1，；解得y2。（1分）因此，y1：y21：3。（1分）（2）在t（2n1）T/2（n0，1，2）時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子在離開金屬板時(shí)偏離OO的距離最大，因此使所有進(jìn)入金屬板間的電子都能夠飛出金屬板，即應(yīng)滿足的條件為y2，解得板間電壓的最大值。（2分）（3）設(shè)tnT（n0，1，2）時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)熒光屏上的位置與O點(diǎn)的距離為Y1，t（2n1）T/2（n0，1，2）時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)熒光屏上的位置與O點(diǎn)的距離為Y2，電子在熒光屏上分布的范圍YY2Y1。當(dāng)滿足y2的條

13、件時(shí)，Y為最大。根據(jù)題中金屬板和熒光屏之間的幾何關(guān)系，得到，（1分）因此電子在熒光屏上分布的最大范圍為 YY2Y1y2y1。（2分）乙OtBB0-B0圖20甲KPLUBrOMNT2T3T4T8電視機(jī)顯像管中需要用變化的磁場(chǎng)來控制電子束的偏轉(zhuǎn)。圖20甲為顯像管工作原理示意圖，陰極K發(fā)射的電子束（初速不計(jì)）經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直于圓面（以垂直圓面向里為正方向），磁場(chǎng)區(qū)的中心為O，半徑為r，熒光屏MN到磁場(chǎng)區(qū)中心O的距離為L(zhǎng)。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)垂直打到屏幕的中心P點(diǎn)。當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖20乙所示的規(guī)律變化時(shí)，在熒光屏上得到一條長(zhǎng)為2L的亮線。

14、由于電子通過磁場(chǎng)區(qū)的時(shí)間很短，可以認(rèn)為在每個(gè)電子通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度不變。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，不計(jì)電子之間的相互作用及所受的重力。求：（1）電子打到熒光屏上時(shí)速度的大?。唬?）磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值B0。8.（8分）解：（1）電子打到熒光屏上時(shí)速度的大小等于它飛出加速電場(chǎng)時(shí)的速度大小，設(shè)為v，由動(dòng)能定理eU=mv2（1分）解得（2分）（2）當(dāng)交變電壓為峰值B0時(shí)，電子束有最大偏轉(zhuǎn)，在熒光屏上打在Q點(diǎn)，PQL。電子運(yùn)動(dòng)軌跡如答圖3所示，設(shè)此時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為，由幾何關(guān)系可知，tan=L / L，=60（1分）根據(jù)幾何關(guān)系，電子束在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)路徑所對(duì)的圓心角=， 而tan=（1分）

15、由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得 evB0=mv2/R（1分）解得B0=（2分）9DPRS圖19BhKAS2S1ORPQ如圖19所示，在以O(shè)為圓心，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。豎直平行正對(duì)放置的兩金屬板A、K連在電壓可調(diào)的電路中。 S1、S2為A、K板上的兩個(gè)小孔，且S1、S2和O在同一直線上，另有一水平放置的足夠大的熒光屏D，O點(diǎn)到熒光屏的距離h。比荷（電荷量與質(zhì)量之比）為k的帶正電的粒子由S1進(jìn)入電場(chǎng)后，通過S2射向磁場(chǎng)中心，通過磁場(chǎng)后落到熒光屏D上。粒子進(jìn)入電場(chǎng)的初速度及其所受重力均可忽略不計(jì)。（1）請(qǐng)分段描述粒子自S1到熒光

16、屏D的運(yùn)動(dòng)情況。（2）求粒子垂直打到熒光屏上P點(diǎn)時(shí)速度的大??；OPr1Rv1v1（3）調(diào)節(jié)滑片P，使粒子打在熒光屏上Q點(diǎn)，PQ=h（如圖19所示），求此時(shí)A、K兩極板間的電壓。9.（1）粒子在電場(chǎng)中自S1至S2做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；自S2至進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；離開磁場(chǎng)至熒光屏做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2分說明：說出粒子在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，離開電場(chǎng)作勻速運(yùn)動(dòng)，給1分；說出粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離開磁場(chǎng)后作勻速直線運(yùn)動(dòng)，給1分。（2）設(shè)粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，垂直打在熒光屏上的P點(diǎn)時(shí)的速度為v1，粒子垂直打在熒光屏上，說明粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是四分之一圓周，運(yùn)動(dòng)

17、半徑r1=R1分根據(jù)牛頓第二定律 Bqv1=, 依題意：k=q/m1分OPr2Rx/2h/2PQ2 解得：v1=BkR 1分（3）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道半徑為r2，偏轉(zhuǎn)角為2，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的方向與豎直方向夾角為，粒子打到Q點(diǎn)時(shí)的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知 tan=, =30, =30 tan= 解得：r2=R1分 設(shè)此時(shí)A、K兩極板間的電壓為U，設(shè)粒子離開S2時(shí)的速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律Bqv2=1分根據(jù)動(dòng)能定理有 qU=1分 解得：U=1分10由于受地球信風(fēng)帶和盛行西風(fēng)帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動(dòng)，稱為風(fēng)海流，風(fēng)海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離

18、子隨風(fēng)海流做定向運(yùn)動(dòng)，如果有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)能使海流中的正、負(fù)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來發(fā)電。B 風(fēng)海流方向vabM圖22東西北南dN圖22為一利用風(fēng)海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長(zhǎng)為a，寬為b，兩板間的距離為d。將管道沿風(fēng)海流方向固定在風(fēng)海流中，在金屬板之間加一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向由南向北，用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標(biāo)燈（圖中未畫出）。工作時(shí)，海水從東向西流過管道，在兩金屬板之間形成電勢(shì)差，可以對(duì)航標(biāo)燈供電。設(shè)管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k。（1）求磁流體發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)E的大小