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全国通用2022版高考物理考前三个月第2部分专题2细研评分细则临场再练答题规范四电学计算题

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四、电学计算题(20分)(2022·天津理综·12)现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动.真空中存在着如图17所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场与磁场的宽度均为d.电场强度为E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里;电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射.图17(1)求粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小与轨迹半径r2;(2)粒子从第n层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为θn,试求sinθn;(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第n层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之.规范解析(1)粒子在进入第2层磁场时,经过两次电场加速,中间穿过磁场时洛伦兹力不做功.由动能定理,有2qEd=mv①由①式解得v2=2②粒子在第2层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力,有qv2B=m③由②③式解得r2=④(2)设粒子在第n层磁场中运动的速度为vn,轨迹半径为rn7\n(各量的下标均代表粒子所在层数,下同).nqEd=mv⑤qvnB=m⑥设粒子进入第n层磁场时,速度的方向与水平方向的夹角为αn,从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为θn,粒子在电场中运动时,垂直于电场线方向的速度分量不变,有甲vn-1sinθn-1=vnsinαn⑦由图甲看出rnsinθn-rnsinαn=d⑧由⑥⑦⑧式得rnsinθn-rn-1sinθn-1=d⑨由⑨式看出r1sinθ1,r2sinθ2,…,rnsinθn为一等差数列,公差为d,可得rnsinθn=r1sinθ1+(n-1)d⑩乙当n=1时,由图乙看出r1sinθ1=d⑪由⑤⑥⑩⑪式得sinθn=B⑫(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出,则7\nθn=⑬sinθn=1⑭在其他条件不变的情况下,换用比荷更大的粒子,设其比荷为,假设能穿出第n层磁场右侧边界,粒子穿出时的速度方向与水平方向的夹角为θn′,由于>⑮则导致sinθn′>1⑯说明θn′不存在,即原假设不成立.所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界.⑰答案 (1)2  (2)B(3)见解析评分细则1.第(1)问6分,①③式各2分,②④式各1分.2.第(2)问8分,⑤至⑫式各1分,⑧⑪式要有画图表达,不能直接得出.3.第(3)问6分,⑬至⑯式各1分,⑰式2分.4.有其他解法得出正确结果的,参照答案酌情给分.[答题规则]1.审题要规范:第(1)问是带电粒子在电场中的匀加速运动,牛顿第二定律结合运动学公式或动能定理的方法均可;第(2)问粒子从第n层磁场右侧边界穿出时的情景,要注意数学知识在处理物理问题中的应用;第(3)问论证:若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第n层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,运用假设思想.2.思维要规范:本题的第(2)问是典型的粒子在磁场中运动的问题,要熟练掌握这类问题的“找圆心,求半径,求时间”的基本处理方法.3.解答要规范:书写物理方程要有理有据,粒子在磁场中运动的基本方程有qvB=m,T=,t=T,注意半径公式要推导;多个相同的物理量要注意区分,如r1、rn7\n等;在运动过程比较复杂的情况下,要尽量分步列方程,以防由于写综合方程,易出错误而导致不得分;几何关系往往是解题的关键所在,一定要突出书写;画出运动轨迹图虽然没有分数,有时会使问题豁然开朗,画图一定要规范;在时间比较紧张的情况下,要尽量根据题设条件写出相关的方程,力争能得步骤分,一定不要留空白.1.(18分)(2022·贵州六校二模)如图18所示,S为一电子发射枪,可以连续发射电子束,发射出来的电子初速度可视为0,电子经过平行板A、B之间的加速电场加速后,从O点沿x轴正方向进入xOy平面内,在第一象限内沿x、y轴各放一块平面荧光屏,两屏的交点为O,已知在y>0、0<x<a的范围内有垂直纸面向外的匀强磁场,在y>0、x>a的区域有垂直纸面向里的匀强磁场,大小均为B.已知给平行板AB提供直流电压的电源E可以给平行板AB提供0~U之间的各类数值的电压,现调节电源E的输出电压,从0调到最大值的过程中发现当AB间的电压为U时,x轴上开始出现荧光.(不计电子的重力)试求:图18(1)当电源输出电压调至U和U时,进入磁场的电子运动半径之比r1∶r2;(2)两荧光屏上的发光亮线的范围.2.(20分)(2022·福建理综·22)如图19,绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动.A、C两点间距离为h,重力加速度为g.7\n图19(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC;(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到D点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P点.已知小滑块在D点时的速度大小为vD,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小vP.答案精析四、电学计算题规范体验1.(1)∶2 (2)2a≤x≤2a+a 0<y≤2a7\n解析 (1)设电子的质量为m,电荷量为q,经过U和U的电压加速后速度分别为v1和v2,根据动能定理和牛顿第二定律有:mv=qU①mv=qU②qv1B=m③qv2B=m④由①②③④得=⑤(2)由题意可知经加速电压为U加速的电子打在y轴最高点,此时r1=a,y轴上的发光范围为0<y≤2a⑥当加速电压调至U时,越过磁场边界的电子与边界线相切打在x轴的x=2a处⑦当加速电压调至最大值U时,此时飞出的电子打在x轴最远处,此时运动半径r2=a,由数学知识可知,α=60°,O1O2=2r2故O2恰好在x轴上,所以电子垂直打在x轴上:OP=2a+a⑧故在x轴上的发光范围:2a≤x≤2a+a⑨评分标准:①②③④各1分,⑤⑨各2分,⑥⑦各3分,⑧4分.2.(1) (2)mgh- (3)解析 (1)小滑块沿MN运动过程,水平方向受力满足qvB+N=qE①小滑块在C点离开MN时N=0②解得vC=③7\n(2)由动能定理mgh-Wf=mv-0④解得Wf=mgh-⑤(3)如图,小滑块速度最大时,速度方向与电场力、重力的合力方向垂直.撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,等效加速度为g′g′=⑥且v=v+g′2t2⑦解得vP=⑧评分标准:①④⑥⑦各3分,②③⑤⑧各2分.7

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发布时间:2022-08-25 23:54:46 页数:7
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文章作者:U-336598

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