《2022年高考物理总复习高中物理电学典型问题归纳总结 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理总复习高中物理电学典型问题归纳总结 .docx（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品_精品资料_2022 年高考物理总复习高中物理电学典型问题归纳总结（精华版）一、带电粒子在电场中的运动问题例 1如下列图,离子发生器发射出一束质量为 m 、电荷量为 q 的离子,从静止经加速电压 U 1 进行加速(1) 求经电场加速后获得速度v0 的大小.(2) 如经电压加速后,离子从两平行板左侧中间位置A 平行两板射入电压 U 2 的偏转电场已知平行板长为 L ,两板间距离为 d ,求：离子离开电场前在偏转电场中的运动时间t .离子在偏转电场中受到的电场力的大小F .离子在偏转电场中的加速度.离子在离开偏转电场时的纵向速度vy .离子在离开偏转电场时的速度 v 的大小.离子在离开偏转电场
2、时的竖直偏移量y .离子离开偏转电场时的偏转角的正切值 tan.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_证明离子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心点 O .要使离子能穿出电场区域, 就求两板间所加偏转电压 U 的范畴.如放置一足够大、与两板右侧相距b 的竖直屏,求粒子可能到达屏上区域的长度【解析】 1 不管加速电场是不是匀强电场, WqU 都适用,所以由动能定理得mv12qU 102解得v.2qU10m2 由于偏转电场是匀强电场, 所以离子的运动是类平抛运动, 即水平方向为速度为 v0 的匀速直线运动, 竖直方向为初速度为零的匀加速直线运动,所以可编辑资料 - - - 欢
3、迎下载精品_精品资料_tLL v0m.2qU 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ EU 2d, FqEqU 2 .d可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ aFqU 2 .mmd可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ vyatqU 2Lmdm 2qU1U 2Ldq.2mU1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4qd 2U 2qL2U 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ vv2v212.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10y2md2U1 1 qUL2mL2U yat22
4、2 与带电粒子的 q、m 无关,只取决2 2 md2qU 14dU1于加速电场和偏转电场 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vy tan =v0U 2L .2U 1d可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如下列图, y1 at 2 , Lv t ,v0y2=at , tanvyy ,所以 xL .v0x2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_EqUqUL2dmd 2 v2,2U d 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0 a, E m,就 yd2dmv2 ,当y时, U 2201qL2L2可编辑资
5、料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_22.22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就两板间所加电压的范畴2U 1d L2U2U 1d L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当 yd 时,粒子在屏上偏移的距离最大 设为2y0 ,就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_yLb02tan可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_而 tan= dL,解得 y0d L2 L2b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品
6、资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就粒子可能到达屏上区域的长度为d LL2b .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_二、带电粒子在磁场中的运动问题3 d ,如下列图求：3例 1（ 1）如经电压加速后,离子从A 点垂直于磁场边界射入宽度为 d 的匀强磁场中,离子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L离子在磁场中做圆周运动的轨迹半径.匀强磁场的磁感应强度.离子在磁场中做圆周运动的周期.离子在磁场中的运动时间.离子离开磁场时速度偏转的角度的正切值 tan.2 如经电压加速后,离子沿 AM 方向进入一半径为R、磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域,离开磁场后离子将击
7、中屏幕的N 点, 如下列图 已知 M 点为屏幕的中心, 磁场区域的圆心 O在 AM 的连线上, O 点与 M 点的距离为 L . 求：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_离子在磁场中做圆周运动的轨迹半径.离子在磁场中做圆周运动的周期.离子离开磁场时速度偏转的角度的正切值 tan.离子击中的 N 点与屏幕中心 M 点的距离.离子在磁场中的运动时间.离子从进入圆形磁场到击中屏幕的总时间可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【解析】（ 1） 由于r 2 =d 2 +rL 2 ,所以解得 r23 d . 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢
8、迎下载精品_精品资料_2qU 1 Bmv0mm13U 1m .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_qrq2 3 dd2q 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ T2m2d2m .qB3U1q t600T1 Td2m .3600633U1q tan=dd3 .rL23 d3 d33可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 r= mv0m2U 1q12U1m .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_qBqBmBq T2m .qB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于 tan2R ,所以r=2tan -1BRq 2U 1m可编辑资料 - -
9、 - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就 tan=tan2tan -1BRq .2U 1m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ MNL tanL tan2 tan-1BRq .2U 1m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2m tan 1BR t1T2qBq2U 1m.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ t2LRcosv0Lcos2 tan 1BRRq2U1mm 2U1q可编
10、辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_tt1+t2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2m tan 1BRq2U1mLRm.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_qBcos2 tan 1BRq 2U 1m2U1q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 2：有一个长方体外形的匀强磁场和匀强电场区域,它的截面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_是边长 L0.20 m 的正方形,如下列图,其电场强度为E4105 V/m ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁感应强度-B2210T,磁场方
11、向垂直纸面对里,当一束质荷比为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_m =410q10kg/C的正离子流,以肯定的速度从电磁场的正方形区域边界可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的中点射入时,不计正离子的重力,就：(1) 要使离子流穿过电磁场区域而不发生偏转,电场强度的方向如何？ 离子流的速度多大？(2) 在离电磁场区域右边界 D0.4 m处有一与边界平行的荧光屏,如撤去电场,离子流击中屏上 a 点.如撤去磁场,离子流击中屏上 b 点, 求 ab 间的距离【答案】见解析.【解析】 1 电场方向竖直向下,与磁场构成粒子速度挑选器, 使离子运动不偏转,就qEqBv ,解得v2
12、107 m/s .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2撤去电场,离子在磁场中做匀速圆周运动,所需向心力为洛伦兹力,于是2qBvm v,R解得R0.4 m离子离开磁场区域边界时,如图甲所示,对偏转角有sinL1R2得30偏转距离可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_y1RRcos23 m5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_离开磁场后离子做匀速直线运动,故总的偏转距离为yy1 +Dtan解得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_13y2m53如撤去磁场,离子在电场中做匀变速曲线运动通过电场的时间tLv加速度aqE m偏转距离1qEL2yat 2 =0
13、.05 m222mv2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v偏转角为,如图乙所示,就 tan=yv,而vyat可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_tanat = qEL = 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vmv22离开电场后离子做匀速直线运动,故总的偏离距离yy2Dtan解得y0.25 m所以 a、b 间的距离可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_abyy0.53 m .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、电磁感应综合问题可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 1如
14、下列图,在一磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h0.1 m 的平行金属导轨 MN 和PQ ,导轨电阻忽视不计,在两根导轨的端点N、Q 之间连接着一阻值R0.3 的电阻导轨上跨放着一根长为L0.2 m 、每米长电阻为r2.0/m 的金属棒 ab ,金属棒与导轨正交放置, 交点为 c、d ,当金属棒在水平拉力的作用下以速度v4.0 m/s向左做匀速运动时,试求：电阻 R中的电流强度大小和方向.使金属棒做匀速运动的拉力.金属棒ab 两端点间的电势差.回路中的发热功率【答案】【解析】金属棒向左匀速运动时,等效电路如下列图在闭合回可编辑资料 - - - 欢迎下载精
15、品_精品资料_路中,金属棒 cd 部分相当于电源,内阻rcd =hr,电动势Ecd =Bhv .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据欧姆定律, R中的电流强度为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_IEcdRrcd=Bhv Rhr=0.4 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_方向从 N 经 R到Q .使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平稳力,方向向左, 大小为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_FF安=BIh0.02 N F.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_金属棒 ab 两端的
16、电势差等于U ac、U cd与U db 三者之和,由于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U cd =Ecd - Ircd,所以可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U ab =Eab - Ircd =BLvIrcd =0.32 V .回路中的热功率热P =I 2 Rhr 0.08 W .【变式 1】如下列图,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域, 磁场方向与竖直平面（纸面）垂直,磁场边界的间距为L .一个质量为m 、边长也为 L 、匝数为 N 的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与
17、磁场的边界平行. t0 时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置I ）,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_导线框的速度为 v0 .经受一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置 II ）,导线框的速度刚好为零.此后,导线框下落, 经过一段时间回到初始位置 I .以向下为正, 请定性画出上升、下降的过程的安培力随时间的变化图线.【答案】【变式 2】如下列图, AB、CD 是两根足够长的固定平行金属导轨, 两导轨间的距离为 L ,导轨平面与水平面间的夹角为,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B1 ,在导轨的 AC 端连接一个阻
18、值为 R 的电阻,一根质量为 m 、垂直于导轨放置的金属棒 ab ,从静止开头沿导轨下滑已知金属棒ab 与导轨可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_间的动摩擦因数为,导轨和金属棒的电阻都不计请分析金属棒的运动情形, 并求此过程中金属棒 ab 的最大速度如金属棒 ab 从静止开头沿导轨下滑到速度最大时, 通过的位移为x0 ,能否求出在此过程中通过电阻 R 的电荷量为多少？假如能,恳求出该电荷量 q .假如不能,请说明缘由如金属棒 ab 从静止开头沿导轨下滑到速度最大时, 通过的位移为x0 ,能否求出在此过程中安培力对金属棒ab 所做的功？假如能, 请求出安培力所做的功 WA .假如不能
19、,请说明缘由【答案】【解析】运动情形分析： 金属棒 ab 沿导轨加速下滑感应电动势增大感应电流增大导体在磁场中所受安培力变大合外力减小加速度减小直到当 a0 时, v 最大金属棒 ab 下滑时因切割磁感线, 产生感应电动势, 依据法拉第电磁感应定律可得EB1Lv可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_闭合电路 ACba中将产生感应电流,依据闭合电路欧姆定律可得IE . R依据右手定就可判定感应电流方向为aACba .再依据左手定就判定金属棒 ab 所受的安培力 F安 方向如下列图,其大小为F安=B1IL ,由以上三式可得B 2L2 vF1R对金属棒 ab 所受的力进行正交分解,有FNm
20、g cos,F fmg cos以金属棒 ab 为讨论对象,依据牛顿其次定律有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mg sinmg cosB 2L2v1maR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_金属棒 ab 做加速度减小的加速运动,当vm ,即a0 时速度达到最大值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mg sinmg cosB 2L2v10R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可解得1.mgRsincos vmB 2 L2能求出通过电阻 R 的电荷量金属
21、棒ab 下滑过程中虽然做变加速运动, 但运算电荷量应当用感应电流的平均值来运算由法拉第可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电磁感应定律得,平均感应电动势E阻 R的电荷量,平均电流 I tq ,通过电t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_EqIttB1Lx0 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RRR能求出安培力所做的功 金属棒 ab 下滑过程中重力做正功, 重力势能削减Epmgx0 sin,动能增加,12Emvkm2摩擦产生的热量Qmgx0 cos,由能量守恒定律可知,电阻 R产生的电热QEpEkQ.依据功能
22、关系,在金属棒 ab 下滑过程中克服安培力所做的功等于电路中产生的电能,即安培力所做的功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WAQmgx0cossinm3 g2 R2 sincos 244.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2B1 L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 2：如图甲所示,质量 m0.1 kg的金属棒 a 从某一高度由静止可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_沿光滑的弧形轨道下滑,然后进入宽L0.5 m 的光滑水平导轨,水平导轨处于竖直向下、磁感应强度B0.2 T 的宽阔匀强磁场中在水平导轨上另有一静止的金属棒 b ,其质量与金属
23、棒 a 的质量相等已知金属棒 a 和 b 的电阻分别是 0.1,金属棒 a 进入水平导轨后,金属棒 a 和 b 运动的 v t 图象如图乙所示,导轨的电阻不计,整个水平导可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_轨足够长 取 g10 N/kg 求：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_金属棒 a 的初始位置距水平轨道的高度金属棒 a 进入磁场的瞬时,金属棒b 的加速度多大？证明两棒的最终速度 v2 =1 m/s .如假设两棒始终没有相碰, 就两棒在运动过程中最多产生多少电能？ a、b 棒产生的总热量为多少？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如轨道变成图丙所示, 已
24、知La:Lb7 : 3 ,两棒由同种材料制成且可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_粗细相同,现给 a 一个初速度 v0 ,求稳固后 a、b 的速度图甲中虚线处为磁场的边界,为使a、b 两棒不相撞,就 b 棒离磁场边界 虚线处 至少多远？【答案】见解析.【解析】金属棒进入水平轨道前机械能守恒,有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mgh1 mv2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12由 vt 图象知棒 a 进入磁场的速度v1=2 m/s解得h0.2 m由法拉第电磁感应定律得EBlv1=0.20.52 V=0.2 V故IE0.2A1 AR0.10.1所以Fb
25、=BIL0.210.5 N=0.1 N解得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_abFb0.1 m/s2 =1 m/s2 .m0.1证明： a 棒进入磁场后, a 减速、 b 加速,回路产生的感应电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_动势 EBL va - vb 减小,直到va =vb 时 E0 ,两棒一起以v2 匀速运动 对可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_a、b 两棒,由动量守恒可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mv12mv2 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_得v2 =1 m/s .回路产生的电能等于 a 棒克服安培力所做
26、的功,等于 a 棒缺失的动能,即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_E1 mv21 mv210.12 212 J=0.15 J .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电12222由能量守恒定律得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12QE1 mv22 1 mv210.122212 J=0.1 J .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_222稳固后,回路电流为 I0 ,就BLava =BLbvb得va : vb3: 7在运动过程中,对 a 有- BIL atmava - mav0对 b 有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_BIL btmbvb由于ma: mb =La: Lb =7 : 3得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v0- va : vb=1:1 留意： 此问题中 a、b 组成的系统动量不守恒 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_联立解得 va =0.3v0 , vb=0.7v0.在 a 进入磁场到稳固的过程中, a、b 两棒距离逐步减小,当两棒速度相等时,相距最近,设 a 相对 b 靠近了 x对 b 有BILtmbvb又由于ttRtRBLxRmbvb R2 mI得 xB2 L2所以, b 棒距磁场边界至少为 2 m.可编辑资料 - - - 欢迎下载