2022年高考物理大二輪復習 題型限時專練12 計算題(四)

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1、2022年高考物理大二輪復習 題型限時專練12 計算題(四) 24. (2018·貴州普通高中監(jiān)測)如圖所示,兩光滑平行金屬導軌置于水平面(紙面)內,軌道間距為l,左端連有阻值為R的電阻.一金屬桿置于導軌上,金屬桿右側存在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域.現(xiàn)對金屬桿施加一水平向右的恒力,使其進入磁場區(qū)域做初速度為零的變加速直線運動,到達圖中虛線位置(仍在磁場中)時速度達到最大,最大值為v0,金屬桿與導軌始終保持垂直且接觸良好.除左端所連電阻外,其他電阻忽略不計.求: (1)對金屬桿施加的水平向右恒力F的大小; (2)金屬桿達到最大速度時,電阻R的熱功率. [解析] (

2、1)當安培力大小等于水平恒力F時金屬桿的速度最大,設此時的電流為I,則 F=F安 F安=BIl I= E=Blv0 聯(lián)立解得F= (2)設金屬桿達到最大速度時,電阻R的熱功率為P,則 P=I2R 聯(lián)立解得P= [答案] (1) (2) 25.(2018·安徽省百所高中一模)P、P′是平行板電容器的兩極板,如圖甲所示,P接電源正極,P′接電源負極,兩極板間電壓變化如圖乙所示.O處有一離子源,能不斷逸出比荷為=1×108 C/kg的正離子,離子逸出時的速度不計,經(jīng)板間電場加速后,沿虛線OO′穿過平行板電容器,從O′處射出(離子在加速過程中可認為板間電壓不變).已知平行板電容器極

3、板長為0.1 m,O、O′分別是P、P′兩極板的中點.平行板電容器右側存在大小為B(未知)、方向垂直紙面向外的勻強磁場(未畫出).在P′板右側相距L=0.05 m處有一熒光屏MM′,M點與O′點等高,MM′長 m,M端固定在鉸鏈上,MM′可繞M點在圖示位置與虛線位置之間轉動. (1)當MM′處于豎直位置時,欲使所有離子均不能打在MM′上,求磁感應強度B的取值范圍. (2)若B=0.2 T,則當MM′從圖示豎直位置沿M點順時針轉動多大角度時,熒光屏上的發(fā)光長度最大?最大長度是多少? [解析] (1)離子在電場中運動的過程中,根據(jù)qU=mv2得,v= vm= =1×106 m/s

4、 根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有qvB=,得r=,可知速度越大,離子在磁場中做圓周運動的半徑也越大,假設出射速度最大的離子剛好不能擊中MM′,如圖1所示 則rmax=L=0.05 m 結合rmax= 得B=0.2 T 欲使所有離子均不能打在MM′上,則B≥0.2 T (2)離子從O′點射出時,速度大小不同,但方向均垂直于平行板向右,這些離子在磁場中做圓周運動的軌跡圓相切于O′點,如圖2所示,不管MM′轉動多大角度,總有某個離子運動的軌跡圓和MM′相切,假設切點為N,如圖3所示,根據(jù)幾何關系,恒有MN=O′M=L,N點是所有離子中能擊中MM′上的最遠位置,故所有離子中能擊中MM′的最遠點與M點的距離為L 如圖4所示,根據(jù)幾何關系分析可得,當MM′轉至虛線位置時,速度最大的離子擊中MM′的位置是所有離子中能擊中MM′且與M點最近的位置,設該擊中點為N′,由于此時∠O′M′M=45°,即速度偏向角為45°,故此時離子垂直擊中MM′,M′N′=L=0.05 m 則MM′的發(fā)光長度 NN′=MN-MN′=L-= m [答案] (1)B≥0.2 T (2)45°  m

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