2020年高考物理試題分類匯編 電磁學

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1、2020年高考物理試題分類匯編 電磁學 全國卷Ⅰa、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點。電場線與矩形所在的平面平行。已知a點的電勢是20V，b點的電勢是24V，d點的電勢是4V，如圖。由此可知，c點的電勢為（ ） A、4V B、8V C、12V D、24V 全國卷Ⅰ如圖所示，LOO’L’為一折線，它所形成的兩個角∠LOO’和∠OO’L‘均為450。折線的右邊有一勻強磁場，其方向垂直O(jiān)O’的方向以速度v做勻速直線運動，在t=0時刻恰好位于圖中所示的位置。以逆時針方向為導線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流—時間（

2、I—t）關系的是（時間以l/v為單位）（ D ） v + 全國卷Ⅱ如圖所示，一帶負電的質(zhì)點在固定的正的點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運動，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點速度方向如圖中箭頭所示?，F(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強磁場，已知軌道半徑并不因此而改變，則 A、若磁場方向指向紙里，質(zhì)點運動的周期將大于T0 B、若磁場方向指向紙里，質(zhì)點運動的周期將小于T0 C、若磁場方向指向紙外，質(zhì)點運動的周期將大于T0 D、若磁場方向指向紙外，質(zhì)點運動的周期將小于T0 全國卷Ⅱ如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的

3、勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都互相垂直，bc邊與磁場的邊界P重合。導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時刻開始，線框勻速很長兩個磁場區(qū)域，以a→b→c→d→e→f為線框中的電動勢的正方向，以下四個關系示意圖中正確的是(C) 北京卷電阻R1、R2交流電源按照圖1所示方式連接，R1=10，R2=20。合上開關后S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖2所示。則 A、通過R1的電流的有效值是1.2A B、R1兩端的電壓有效值是6V C、通過R2的電流的有效值是1.2A D、R2

4、兩端的電壓有效值是6V 北京卷在真空中的光滑水平絕緣面上有一帶電小滑塊。開始時滑塊靜止。若在滑塊所在空間加一水平勻強電場E1，持續(xù)一段時間后立即換成與E1相反方向的勻強電場E2。當電場E2與電場E1持續(xù)時間相同時，滑塊恰好回到初始位置，且具有動能。在上述過程中，E1對滑塊的電場力做功為W1，沖量大小為I1；E2對滑塊的電場力做功為W2，沖量大小為I2。則 A、I1= I2 B、4I1= I2 C、W1= 0.25 W2 =0.75 D、W1= 0.20 W2 =0.80 山東卷某變壓器原、副線圈匝數(shù)比為55：9

5、，原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化，副線圈接有負載。下列判斷正確的是 A．輸出電壓的最大值為36V B．原、副線圈中電流之比為55：9 C．變壓器輸入、輸出功率之比為55：9 D．交流電源有效值為220V，頻率為50Hz 山東卷如圖所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上兩點。下列說法正確的是 A．M點電勢一定高于N點電勢 B．M點場強一定大于N點場強 C．正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能 D．將電子從M點移動到N點，電場力做正功 山東卷用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖所示。在每個線框進入磁場的過程中，M

6、、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是 A． Ua

7、c邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力 四川卷如圖所示，長方形abcd 長ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場(邊界上無磁場)，磁感應強度B=0.25T。一群不計重力、質(zhì)量m=3×10－7kg、電荷量q=+2×10－3C的帶電粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場射入磁場區(qū)域 A．從Od邊射入的粒子，出射點全部分布在Oa邊 B．從aO邊射入的粒子，出射點全部分布在ab邊 C．從Od邊射入的粒子，出射點分布在Oa邊和ab邊 D．從aO邊射入的粒子，出射點分布在ab邊和be邊 上海卷磁

8、場對放入其中的長為l、電流強度為I、方向與磁場垂直的通電導線有力F的作用，可以用磁感應強度B描述磁場的力的性質(zhì)，磁感應強度的大小B＝，在物理學中，用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的物理量還有電場強度等。 上海卷如圖所示，AB兩端接直流穩(wěn)壓電源，UAB＝100V，R0＝40W，滑動變阻器總電阻R＝20W，當滑動片處于變阻器中點時，C、D兩端電壓UCD為80V，通過電阻R0的電流為5A。 上海卷在磁感應強度B的勻強磁場中，垂直于磁場放入一段通電導線。若任意時刻該導線中有N個以速度v做定向移動的電荷，每個電荷的電量為q。則每個電荷所受的洛倫茲力f＝qvB，該段導線所受的安培力為F＝NqvB。 上海卷

9、如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB＝100V，R0＝40W，當滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為200V，通過電阻R0的電流有效值為5A。 上海卷一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的a、b和g射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔后，鋁箔后的空間有一勻強電場。進入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示，則圖中的射線a為g射線，射線b為b射線。 上海卷取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖（a）所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后

10、繞成如圖（b）所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應強度大小為（ ） （A）0。 （B）0.5B。 （C）B。 （D）2 B。 上海卷一點電荷僅受電場力作用，由A點無初速釋放，先后經(jīng)過電場中的B點和C點。點電荷在A、B、C三點的電勢能分別用EA、EB、EC表示，則EA、EB和EC間的關系可能是 （ ） （A）EA＞EB＞EC。 （B）EA＜EB＜EC。（C）EA＜EC＜EB。 （D）EA＞EC＞EB。 天津卷將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是郝雙老 A.電路中交變電流的頻率為0.25Hz

11、 B.通過電阻的電流為A C.電阻消耗的電功率為2.5W D.用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5V 天津卷如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場。一個不計重力的帶電粒子從坐標原點O處以速度v進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120°角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負是 A.，正電荷 B.，正電荷 C. ，負電荷 D. ，負電荷 廣東卷許多科學家在物理學發(fā)展過程中做出了重要貢獻，下列表述正確的是 A．卡文迪許測出引力常數(shù) B．法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象 C．安培提出了

12、磁場對運動電荷的作用力公式 D．庫侖總結(jié)并確認了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用規(guī)律 廣東卷圖2所示的勻強電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作為頂點構(gòu)成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是 A．AD兩點間電勢差UAD與A A＇兩點間電勢差UAA＇ B．帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D＇移到D＇點，電場力做正功 C．帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D＇移到D＇點，電勢能減小 D．帶電的粒子從A點移到C＇點，沿對角線A C＇與沿路徑A→B→B＇→C＇電場力做功相同 廣東卷平行板間加如圖4（a）所示周期變化的電壓，重力不計的帶電粒子靜止在平

13、行板中央，從t=0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況。圖4（b）中，能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是(A) 廣東卷圖5是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器，已知變壓器原線圈與副線圈匝數(shù)比，加在原線圈的電壓為（V），霓虹燈正常工作的電阻R=440kΩ，I1、I2表示原、副線圈中的電流，下列判斷正確的是 A．副線圈兩端電壓6220V，副線圈中的電流14.1mA B．副線圈兩端電壓4400V，副線圈中的電流10.0mA C．I1I2 重慶卷汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖

14、15圖，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A,電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A,若電源電動勢為12.5 V，內(nèi)阻為0.05 Ω,電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了 A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W 重慶卷如題16圖，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電量不變的小球A.在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B.當B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為θ，若兩次實驗中B的電量分別為q1和q2, θ分別為30°和45°

15、.則q2/q1為 A.2 B.3 C.2 D.3 重慶卷真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為λ1和λ2)制成，板面積為S,間距為d.現(xiàn)用波長為λ(λ2＜λ＜λ2的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電量成正比 A. B. C. D. 海南卷在如圖所示的電路中，、為兩個完全相同的燈泡，為自感線圈，為電源，為開關，關于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是 Ａ.合上開關，先亮，后亮；斷開開關，、同時熄滅 Ｂ.合上開關，先亮，后亮；斷開開關，先熄

16、滅，后熄滅 Ｃ.合上開關，先亮，后亮；斷開開關，、同時熄滅 Ｄ.合上開關，、同時亮；斷開開關，先熄滅，后熄滅 海南卷粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電。讓它們在勻強磁場中同一點以大小相等、方向相反的速度開始運動。已知磁場方向垂直紙面向里。以下四個圖中，能正確表示兩粒子運動軌跡的是(A) 海南卷一白熾燈泡的額定功率與額定電壓分別為36W與36V。若把此燈泡接到輸出電壓為18 V的電源兩端，則燈泡消耗的電功率 Ａ.等于36WＷ　　　B.小于36W，大于9 W C.等于9W 　　 D.小于36W 海南卷一平行板電容器中存在勻強電場，電場沿豎直方向。兩

17、個比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子和，從電容器的點（如圖）以相同的水平速度射入兩平行板之間。測得和了與電容極板的撞擊點到入射點之間的水平距離之比為1:2。若不計重力，則和的比荷之比是 Ａ.　1:2???????????　??B.　1:8??????　???C.　?2:1??　???????D.　?4:1 海南卷如圖所示，固定在點的正點電荷的電場中有、兩點，已知，下列敘述正確的是 Ａ.若把一正的點電荷從點沿直線移到點，則電場力對該電荷做功，電勢能減少 Ｂ.若把一正的點電荷從點沿直線移到點，則電場力對該電荷做功，電勢能增加 Ｃ.若把一負的點電荷從點沿直線移到點，則電場力

18、對該電荷做功，電勢能減少 Ｄ.若把一負的點電荷從點沿直線移到點，再從點沿不同路徑移回到點；則該電荷克服電場力做的功等于電場力對該電荷所做的功，電勢能不變 海南卷某發(fā)電廠用2.2KV的電壓將電能輸出到遠處的用戶，后改為用22KV的電壓，在既有輸電線路上輸送同樣的電功率。前后兩種輸電方式消耗在輸電線上的電功率之比為100。要將2.2KV的電壓升高到22KV，若變壓器原線圈的匝數(shù)為180匝，則副線圈的匝數(shù)應該是1800匝。 寧夏卷一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知 1 2 3 4 5 6 0 100 u/V t/10－2 s A．該交

19、流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin(25t)V B．該交流電的頻率為25 Hz C．該交流電的電壓的有效值為100 D．若將該交流電壓加在阻值R＝100 Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率時50 W E 球1 球2 寧夏卷兩個質(zhì)量相同的小球用不可伸長的細線連結(jié)，置于場強為E的勻強電場中，小球1和小球2均帶正電，電量分別為q1和q2（q1＞q2）。將細線拉直并使之與電場方向平行，如圖所示。若將兩小球同時從靜止狀態(tài)釋放，則釋放后細線中的張力T為（不計重力及兩小球間的庫侖力） A． B． A1 A2 V S R1 R2 R3 a b E r C．

20、 D． 寧夏卷在如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，R1和R3均為定值電阻，R2為滑動變阻器。當R2的滑動觸點在a端時合上開關S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U?，F(xiàn)將R2的滑動觸點向b端移動，則三個電表示數(shù)的變化情況是 A．I1增大，I2不變，U增大 B．I1減小，I2增大，U減小 C．I1增大，I2減小，U增大 D．I1減小，I2不變，U減小 N S R C a b 寧夏卷電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示?，F(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向

21、和電容器極板的帶電情況是 A．從a到b，上極板帶正電 B．從a到b，下極板帶正電 C．從b到a，上極板帶正電 D．從b到a，下極板帶正電 A D B C 寧夏卷勻強電場中的三點A、B、C是一個三角形的三個頂點，AB的長度為1 m，D為AB的中點，如圖所示。已知電場線的方向平行于ΔABC所在平面，A、B、C三點的電勢分別為14 V、6 V和2 V。設場強大小為E，一電量為1×10－6 C的正電荷從D點移到C點電場力所做的功為W，則 A．W＝8×10－6 J，E＞8 V/m B．W＝6×10－6 J，E＞6 V/m C．W＝8×10－6 J，E≤8 V/m

22、 D．W＝6×10－6 J，E≤6 V/m 寧夏卷在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應強度為B。一質(zhì)量為m，帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點（AP＝d）射入磁場（不計重力影響）。 ⑴如果粒子恰好從A點射出磁場，求入射粒子的速度。 ⑵如果粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點從磁場中射出，出射方向與半圓在Q點切線方向的夾角為φ（如圖）。求入射粒子的速度。 ⑴由于粒子在P點垂直射入磁場，故圓弧軌道的圓心在AP上，AP是直徑。 設入射粒子的速度為v1，由洛倫茲力的表達式和牛頓第二定律得： 解得： ⑵設O/是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心，連接O/Q，設O

23、/Q＝R/。 由幾何關系得： 由余弦定理得： 解得： 設入射粒子的速度為v，由 解出： 全國卷Ⅰ如圖所示，質(zhì)量為m的由絕緣材料制成的球與質(zhì)量為M=19m的金屬球并排懸掛。現(xiàn)將絕緣球拉至與豎直方向成θ=600的位置自由釋放，下擺后在最低點與金屬球發(fā)生彈性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于紙面的磁場。已知由于磁場的阻尼作用，金屬球?qū)⒂谠俅闻鲎睬巴Ｔ谧畹忘c處。求經(jīng)過幾次碰撞后絕緣球偏離豎直方向的最大角度將小于450。 設：小球m的擺線長度為l 小球m在下落過程中與M相碰之前滿足機械能守恒： ① m和M碰撞過程滿足： ② ③ 聯(lián)立 ②③得

24、： ④ 說明小球被反彈，而后小球又以反彈速度和小球M發(fā)生碰撞，滿足： ⑤ ⑥ 解得： ⑦ 整理得： ⑧ 所以： ⑨ 而偏離方向為450的臨界速度滿足： ⑩ 聯(lián)立① ⑨ ⑩代入數(shù)據(jù)解得，當n=2時， 當n=3時， 所以，最多碰撞3次 全國卷Ⅰ兩屏幕熒光屏互相垂直放置，在兩屏內(nèi)分別去垂直于兩屏交線的直線為x和y軸，交點O為原點，如圖所示。在y>0，00，x>a的區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強磁場，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應強度大小均為B。在O點出有一小孔，一束質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的粒子沿x周經(jīng)小

25、孔射入磁場，最后打在豎直和水平熒光屏上，使熒光屏發(fā)亮。入射粒子的速度可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。已知速度最大的粒子在0a的區(qū)域中運動的時間之比為2︰5，在磁場中運動的總時間為7T/12，其中T為該粒子在磁感應強度為B的勻強磁場中做圓周運動的周期。試求兩個熒光屏上亮線的范圍（不計重力的影響）。 解：對于y軸上的光屏亮線范圍的臨界條件如圖1所示：帶電粒子的軌跡和x=a相切，此時r=a，y軸上的最高點為y=2r=2a ; 對于 x軸上光屏亮線范圍的臨界條件如圖2所示：左邊界的極限情況還是和x=a相切，此刻，帶電粒子在右邊的軌跡是個圓，由幾何知識得到在x

26、軸上的坐標為x=2a;速度最大的粒子是如圖2中的實線，又兩段圓弧組成，圓心分別是c和c’ 由對稱性得到 c’在 x軸上，設在左右兩部分磁場中運動時間分別為t1和t2,滿足 解得 由數(shù)學關系得到： 代入數(shù)據(jù)得到： 所以在x 軸上的范圍是 全國卷Ⅱ如圖所示，在坐標系Oxy的第一象限中存在沿y軸正方向的勻強電場，場強大小為E。在其他象限中存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。A是y軸上的一點，它到坐標原點O的距離為h；C是x軸上的一點，到O的距離為l。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點進入電場區(qū)域，繼而同過C點進入磁場區(qū)域，并在此通過A點，此時

27、速度與y軸正方向成銳角。不計重力作用。試求： （1）粒子經(jīng)過C點是速度的大小和方向； （2）磁感應強度的大小B。 （1）以a表示粒子在電場作用下的加速度，有qE=ma 加速度沿y軸負方向。設粒子從A點進入電場時的初速度為v0，由A點運動到C點經(jīng)歷的時間為t，則有 由式得 設粒子從C點進入磁場時的速度為v，v垂直于x軸的分量 由式得 設粒子經(jīng)過C點時的速度方向與x軸夾角為，則有 由式得

28、 （2）粒子從C點進入磁場后在磁場中做速率為v的圓周運動。若圓周的半徑為R，則有 設圓心為P，則PC必與過C點的速度垂直，且有。用表示與y軸的夾角，由幾何關系得 由式解得 由式得 。 北京卷兩個半徑均為R的圓形平板電極，平行正對放置，相距為d，極板間的電勢差為U，板間電場可以認為是均勻的。 一個粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場方向射入兩極板之間，到達撫極板是恰好落在極板中心。 已知質(zhì)子

29、電荷為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求： （1）極板間的電場強度E； （2）粒子在極板間運動的加速度a； （3）粒子的初速度v0。 （1）極間場強； （2）粒子在極板間運動的加速度 （3）由，得： 北京卷環(huán)保汽車將為2020年奧運會場館服務。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量。當它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時，驅(qū)動電機的輸入電流I=50A，電壓U=300V。在此行駛狀態(tài)下 （1）求驅(qū)動電機的輸入功率； （2）若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機，求汽車所受阻力與車重的比值（g

30、取10m/s2）； （3）設想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計算結(jié)果，簡述你對該設想的思考。 已知太陽輻射的總功率，太陽到地球的距離，太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。 （1）驅(qū)動電機的輸入功率 （2）在勻速行駛時 汽車所受阻力與車重之比 。 （3）當陽光垂直電磁板入射式，所需板面積最小，設其為S，距太陽中心為r的球面面積。 若沒有能量的損耗，太陽能電池板接受到的太陽能功率為，則 設太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為P，

31、 由于，所以電池板的最小面積 分析可行性并提出合理的改進建議。 北京卷用密度為d、電阻率為、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框。如圖所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場方向平行。 設勻強磁場僅存在于相對磁極之間，其他地方的磁場忽略不計?？烧J為方框的邊和邊都處在磁極之間，極間磁感應強度大小為B。方框從靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平（不計空氣阻力）。 （1）求方框下落的最大速度vm（設磁場區(qū)域在數(shù)值方向足夠長）； （2）當方框下落的加速度為時，求方框的發(fā)熱功率P； （3）已知方框下落時間為t時，下落高度為h，其速度為vt（vt

32、時間t內(nèi)，方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流I0的表達式。 （1）方框質(zhì)量 方框電阻 方框下落速度為v時，產(chǎn)生的感應電動勢 感應電流 方框下落過程，受到重力G及安培力F， ，方向豎直向下 ，方向豎直向下 當F=G時，方框達到最大速度，即v=vm 則 方框下落的最大速度 （2）方框下落加速度為時，有， 則 方框的發(fā)熱功率 （3）根據(jù)能量守恒定律，有 解得恒定電流I0的表達式 。 山東卷飛行時間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進行分析。如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣

33、體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達探測器。已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L。不計離子重力及進入a板時的初速度。 （1）當a、b間的電壓為U1時，在M、N間加上適當?shù)碾妷篣2，使離子到達探測器。請導出離子的全部飛行時間與比荷K（K=ne/m）的關系式。 （2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B，若進入a、b間所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓U1至少為多少？ （1）由動能定理：neU1

34、=1/2mv2 n價正離子在a、b間的加速度a1=neU1/md 在a、b間運動的時間t1=v/a1=d 在MN間運動的時間：t2=L/v 離子到達探測器的時間： t=t1+t2= （2）假定n價正離子在磁場中向N板偏轉(zhuǎn)，洛侖茲力充當向心力，設軌跡半徑為R，由牛頓第二定律nevB=mv2/R 離子剛好從N板右側(cè)邊緣穿出時，由幾何關系：R2=L2+（R-L/2）2 由以上各式得：U1=25neL2B2/32m 當n=1時U1取最小值Umin=25eL2B2/32m 四川卷如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導軌，間距為L1，處在豎直向下、磁感應強度

35、大小為B1的勻強磁場中。一導體桿ef垂直于P、Q放在導軌上，在外力作用下向左做勻速直線運動。質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點a、b通過細導線與導軌相連，磁感應強度大小為B2的勻強磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止狀態(tài)。不計其余電阻和細導線對a、b點的作用力。 (1)通過ab邊的電流Iab是多大? (2)導體桿ef的運動速度v是多大? 解：（1）設通過正方形金屬框的總電流為I，ab邊的電流為Iab，dc邊的電流為Idc，有 ① ② 金屬框受重力和安培力，處于靜止狀態(tài)，有　　?、? 由①②③解得：　

36、　?、? （2）由（1）可得　　?、? 設導體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E，有E＝B1L1v　　　?、? 設ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后與ab邊電阻并聯(lián)的總電阻為R，則　　　　?、? 根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I＝E/R　　　　　?、唷? 由⑤～⑧解得　　　　　　?、? 四川卷如圖所示，一根長L=1.5m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E=1.0×105N/C、與水平方向成θ=30°角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q=+4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q=+1.0×10－6C，質(zhì)量m=1.0×10－2kg。現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜

37、止釋放，小球B開始運動。(靜電力常量k=9.0 ×109N·m2/C2．取g=10m/s2) (1)小球B開始運動時的加速度為多大? (2)小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大? (3)小球B從N端運動到距M端的高度h2=0.61m時，速度為v=1.0m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少? 解：（1）開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，由牛頓第二定律得 　　　　?、? 解得 ② 代入數(shù)據(jù)解得：a=3.2m/s2 ③ (2)小球B速度最大時合力為零，即 　?、? 解得　　　　　　

38、　?、? 代入數(shù)據(jù)解得h1=0.9m ⑥ (3)小球B從開始運動到速度為v的過程中，設重力做功為W1，電場力做功為W2，庫侖力做功為W3，根據(jù)動能定理有　　　?、? W1＝mg（L-h2） ⑧ W2=-qE(L-h2)sinθ ⑨ 解得　　　　?、? 設小球的電勢能改變了ΔEP，則ΔEP＝－（W2＋W3）　　 　 　　 ΔEP＝8.2×10－2J　　　 上海卷如圖所示，邊長為L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強電場。電量為q、動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab

39、方向進入電場，不計重力。 （1）若粒子從c點離開電場，求電場強度的大小和粒子離開電場時的動能； （2）若粒子離開電場時動能為Ek’，則電場強度為多大？ （1）L＝v0t，L＝＝，所以E＝，qEL＝Ekt－Ek，所以Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek， （2）若粒子由bc邊離開電場，L＝v0t，vy＝＝，Ek’－Ek＝mvy2＝＝，所以E＝， 若粒子由cd邊離開電場，qEL＝Ek’－Ek，所以E＝， 上海卷如圖（a）所示，光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內(nèi)，間距為L、導軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計，且接觸良好。在導軌平面上有一矩形區(qū)域

40、內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。開始時，導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當磁場以速度v1勻速向右移動時，導體棒隨之開始運動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達到恒定速度，此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。 （1）求導體棒所達到的恒定速度v2； （2）為使導體棒能隨磁場運動，阻力最大不能超過多少？ （3）導體棒以恒定速度運動時，單位時間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？ （4）若t＝0時磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運動，經(jīng)過較短時間后，導體棒也做勻加速直線運動，其v-t關系如圖（b）所示，已知在時刻t導體棋睥瞬時速度大小為vt，求導體棒做勻加速直線運

41、動時的加速度大小。 （1）E＝BL（v1－v2），I＝E/R，F(xiàn)＝BIL＝，速度恒定時有： ＝f，可得：v2＝v1－， （2）fm＝， （3）P導體棒＝Fv2＝f，P電路＝E2/R＝＝， （4）因為－f＝ma，導體棒要做勻加速運動，必有v1－v2為常數(shù)，設為Dv，a＝，則－f＝ma，可解得：a＝。 天津卷兩根光滑的長直金屬導軌導軌MN、M'N'平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M'處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。ab在外力作用下向右勻

42、速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求： （1）ab運動速度v的大??；（2）電容器所帶的電荷量q. 制作 （1）設ab上產(chǎn)生的感應電動勢為E，回路中電流為I，ab運動距離s所用的時間為t，則有：E=BLv I= t= Q=I2(4R)t 由上述方程得：v= （2）設電容器兩極板間的電勢差為U，則有：U=IR 電容器所帶電荷量q=CU 解得q= 天津卷離子推進器是新一個代航天動力裝置，可用于衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道修正。推進劑從圖中P處注入，在A處電離出正離子，BC之間加有恒定電壓，正離子進入B時的速度忽略不計，經(jīng)加速后形成電

43、流為I的離子束后噴出。已知推進器獲得的推力為F，單位時間內(nèi)噴出的離子質(zhì)量為J。為研究問題方便，假定離子推進器在太空中飛行時不受其他外力，忽略推進器運動速度。郝 雙老 師制作 （1）求加在BC間的電壓U； （2）為使離子推進器正常運行，必須在出口D處向正離子束注入電子，試解釋其原因。 （1）設一個正離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，加速后的速度為v，根據(jù)動能定理，有qU=mv2 設離子推進器在Δt時間內(nèi)噴出質(zhì)量為ΔM的正離子，并以其為研究對象，推進器ΔM的作用力F'，由動量定理，有 F'Δt＝ΔMv 由牛頓第三定律知F'=F 設加速后離子束的橫截面積為S，單位體積內(nèi)的離子數(shù)為n，則有I=n

44、qvS J=nmvS 兩式相比可得= 又I= 解得U= （2）推進器持續(xù)噴出正離子束，會使帶有負電荷的電子留在其中，由于庫侖力作用將來嚴重阻礙正離子的繼續(xù)噴出，電子積累足夠多時，甚至會將噴出的正離子再吸引回來，致使推進器無法正常工作。因此，必須在出口D處發(fā)射電子注入到正離子束，以中和正離子，使推進器獲得持續(xù)推力。 廣東卷如圖15（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B（t），如圖15（b）所示，兩磁場方

45、向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧頂端。設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。 （1）問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？ （2）求0到時間t0內(nèi)，回路中感應電流產(chǎn)生的焦耳熱量。 （3）探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B0的一瞬間，回路中感應電流的大小和方向。 解：（1）感應電流的大小和方向均不發(fā)生改變。因為金屬棒滑到圓弧任意位置時，回路中磁通量的變化率相同。 ① （2）0—t0時間內(nèi)，設回路中感應電動勢大小為E0，感應電流為I，感應電

46、流產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由法拉第電磁感應定律： ② 根據(jù)閉合電路的歐姆定律： ③ 由焦定律及②③有： ④ （3）設金屬進入磁場B0一瞬間的速度變v，金屬棒在圓弧區(qū)域下滑的過程中，機械能守恒： ⑤ 在很短的時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應定律，金屬棒進入磁場B0區(qū)域瞬間的感應電動勢為E，則： ⑥ 由閉合電路歐姆定律及⑤⑥，求得感應電流： ⑦ 根據(jù)⑦討論：I.當時，I=0； II.當時，，方向為； III.當時，，方向為。 廣東卷如圖16所示，沿水平方向放置一條平直光滑槽，它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板，板相距3.5L。槽內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的小球A和

47、B，球A帶電量為+2q，球B帶電量為-3q，兩球由長為2L的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng)。最初A和B分別靜止于左板的兩側(cè)，離板的距離均為L。若視小球為質(zhì)點，不計輕桿的質(zhì)量，在兩板間加上與槽平行向右的勻強電場E后（設槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場的分布），求： （1）球B剛進入電場時，帶電系統(tǒng)的速度大小； （2）帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零所需的時間及球A相對右板的位置。 解：對帶電系統(tǒng)進行分析，假設球A能達到右極板，電場力對系統(tǒng)做功為W1，有： ① 而且還能穿過小孔，離開右極板。 假設球B能達到右極板，電場力對系統(tǒng)做功為W2，有： 綜上所述，帶電系統(tǒng)速度第

48、一次為零時，球A、B應分別在右極板兩側(cè)。 ② （1）帶電系統(tǒng)開始運動時，設加速度為a1，由牛頓第二定律：= ③ 球B剛進入電場時，帶電系統(tǒng)的速度為v1，有： ④ 由③④求得： ⑤ （2）設球B從靜止到剛進入電場的時間為t1，則： ⑥ 將③⑤代入⑥得： ⑦ 球B進入電場后，帶電系統(tǒng)的加速度為a2，由牛頓第二定律： ⑧ 顯然，帶電系統(tǒng)做勻減速運動。設球A剛達到右極板時的速度為v2，減速所需時間為t2，則有： ⑨ ⑩ 求得： ⑾ 球A離電場后，帶電系統(tǒng)繼續(xù)做減速運動，設加速度為a3，再

49、由牛頓第二定律： ⑿ 設球A從離開電場到靜止所需的時間為t3，運動的位移為x，則有： ⒀ ⒁ 求得： ⒂ 由⑦⑾⒂可知，帶電系統(tǒng)從靜止到速度第一次為零所需的時間為： ⒃ 球A相對右板的位置為： ⒄ 廣東卷圖17是某裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場區(qū)邊界面的交線，勻強磁場分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域，磁感應強度B=0.4T，方向垂直紙面向外，A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45°。A1A2在左側(cè)，固定的薄板和等大的擋板均水平放置，它們與垂直截面交線分別為S1、S2，相距L=0.2m。在薄板上P處開一小孔，P與

50、A1A2線上點D的水平距離為L。在小孔處裝一個電子快門。起初快門開啟，一旦有帶正電微粒通過小孔，快門立即關閉，此后每隔T=3.0×10-3s開啟一此并瞬間關閉。從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒，它經(jīng)過磁場區(qū)域后入射到P處小孔。通過小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍。 （1）經(jīng)過一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應為多少？ （2）求上述微粒從最初水平射入磁場到第二次離開磁場的時間。（忽略微粒所受重力影響，碰撞過程無電荷轉(zhuǎn)移。已知微粒的荷質(zhì)比。只考慮紙面上帶電微粒的運動） 解：如圖2所示，設帶正電微粒在S1S2之間任意點Q以水平速度v

51、0進入磁場，微粒受到的洛侖茲力為f，在磁場中做圓周運動的半徑為r，有：f=qv0B ① ② 由①②得： 欲使微粒能進入小孔，半徑r的取值范圍為： ③ 代入數(shù)據(jù)得：80m/s

52、3，運動軌跡如答圖2所示，則有： ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (s) ⑾ 江蘇卷如圖所示，帶電量分別為4q和－q的小球Ａ、Ｂ固定在水平放置的光滑絕緣細桿上，相距為d。若桿上套一帶電小環(huán)Ｃ，帶電體Ａ、Ｂ和Ｃ均可視為點電荷。 （１）求小環(huán)Ｃ的平衡位置。 （２）若小環(huán)Ｃ帶電量為q，將小環(huán)拉離平衡位置一小位移x(∣x∣<

53、量能譜的重要儀器。磁譜儀的工作原理如圖所示，放射源Ｓ發(fā)出質(zhì)量為m、電量為q的粒子沿垂直磁場方向進入磁感應強度為Ｂ的勻強磁場，被限束光欄Ｑ限制在２的小角度內(nèi)，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后打到與束光欄平行的感光片Ｐ上。（重力影響不計） （１）若能量在Ｅ∽Ｅ＋ΔＥ（ΔＥ>0，且ΔＥ<<Ｅ）范圍內(nèi)的粒子均垂直于限束光欄的方向進入磁場。試求這些粒子打在膠片上的范圍Δx1 . (2)實際上，限束光欄有一定的寬度，粒子將在２角內(nèi)進入磁場。試求能量均為Ｅ的粒子打到感光膠片上的范圍Δx2 江蘇卷如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度Ｂ＝１Ｔ，每一條形磁場區(qū)域的寬度

54、及相鄰條形磁場區(qū)域的間距均為d=0.5m，現(xiàn)有一邊長l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻Ｒ＝0.1Ω的正方形線框ＭＮＯＰ以v0=7m/s的初速從左側(cè)磁場邊緣水平進入磁場，求 （１）線框ＭＮ邊剛進入磁場時受到安培力的大?。啤? （２）線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Ｑ。 （３）線框能穿過的完整條形磁場區(qū)域的個數(shù)n。 重慶卷t=0時，磁場在xOy平面內(nèi)的分布如題23圖所示.其磁感應強度的大小均為B0,方向垂直于xOy平面,相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反.每個同向磁場區(qū)域的寬度均為l0.整個磁場以速度v沿x軸正方向勻速運動. (1)若在磁場所在區(qū)間，xOy平面內(nèi)放置一由a匝

55、線圈串聯(lián)而成的矩形導線框abcd,線框的bc邊平行于x軸.bc=lB、ab=L,總電阻為R,線框始終保持靜止.求 ①線框中產(chǎn)生的總電動勢大小和導線中的電流大小; ②線框所受安培力的大小和方向. (2)該運動的磁場可視為沿x軸傳播的波，設垂直于紙面向外的磁場方向為正，畫出L=0時磁感應強度的波形圖，并求波長和頻率f. 解：(1) ①切割磁感線的速度為v,任意時刻線框中電動勢大小 g=2nBvLv (1) 導線中的電流大小I= (2) ②線框所受安培力的大小和方向 (3) 由左手定則判斷，線框所受安培力的方向始終沿x軸正方向. (2)磁感應

56、強度的波長和頻率分別為 (4) （3） (5) t=0時磁感應強度的波形圖如答23圖 答23圖 重慶卷飛行時同質(zhì)譜儀可通過測量離子飛行時間得到離子的荷質(zhì)比q/m.如題24圖1,帶正電的離子經(jīng)電壓為U的電場加速后進入長度為L的真空管AB,可測得離子飛越AB所用時間L1.改進以上方法，如圖24圖2,讓離子飛越AB后進入場強為E（方向如圖）的勻強電場區(qū)域BC,在電場的作用下離子返回B端，此時，測得離子從A出發(fā)后飛行的總時間t2,（

57、不計離子重力） （1）忽略離子源中離子的初速度，①用t1計算荷質(zhì)比;②用t2計算荷質(zhì)比. （2）離子源中相同荷質(zhì)比離子的初速度不盡相同，設兩個荷質(zhì)比都為q/m的離子在A端的速度分別為v和v′（v≠v′）,在改進后的方法中，它們飛行的總時間通常不同，存在時間差Δt.可通過調(diào)節(jié)電場E使Δt=0.求此時E的大小. 解：(1) ①設離子帶電量為q,質(zhì)量為m,經(jīng)電場加速后的速度為v,則 2 (1) 離子飛越真空管，AB做勻速直線運動，則 L=m1

58、 (2) 由(1)、（2）兩式得離子荷質(zhì)比 (3) ②離子在勻強電場區(qū)域BC中做往返運動，設加速度為a,則qE=ma (4) L2= (5) 由(1)、(4)、（5）式得離子荷質(zhì)比 或 (6) (1) 兩離子初速度分別為v、v′,則 (7) l′=+ (8) Δt=t-t′= (9) 要使Δt＝0,則

59、須 (10) 所以E= (11) 海南卷據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示。炮彈（可視為長方形導體）置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在導軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導軌另一端的出口高速射出。設兩導軌之間的距離m，導軌長Ｌ＝5.0m，炮彈質(zhì)量。導軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示?？梢哉J為，炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為Ｂ＝2.0Ｔ，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為，求通過導軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。 在導軌通有電流Ｉ時，炮彈作為導體受到磁場施加的安培力為Ｆ＝IwB ① 設炮彈的加速度的大小為a，則有因而　　　F=ma ② 炮彈在兩導軌間做勻加速運動，因而　　　　　　　　　　?、? 　　聯(lián)立①②③式得　　　　　　　　　　　　　　　　　　?、? 代入題給數(shù)據(jù)得：　　　　　　　　　　　　　　　⑤ 評分參考：①式3分，②式2分，③式2分，結(jié)果2分（⑤式2分，⑤式錯④式對，給１分）