高二上学期物理电场、磁场、电磁感应好题整理(含详细解析)

1、1.（12分）如图所示，在水平方向的匀强电场中，一不可伸长的不导电的细线的一端连接着一个质量为m的带电小球，另一端固定在O点，把小球拉起至细线与场强平行，然后无初速度释放，小球摆动到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为，求小球经过最低点时细线对小球的拉力。解析：带电小球在运动过程中，只有重力和电场力做功，因此小球的电势能与机械能守恒，也可以用动能定理求得电场力做功和重力做功的数值关系，进而可以求出小球在最低点时的速度。正确解答：小球运动到最低点时，小球受到的重力和电场力的合力是小球的向心力，设细线长度为L，由牛顿第二定律有： 小球从开始运动到左边最大位置，由动能定理有：从开始到最低点由动能

2、定理有：解得：2.3.从距地面高为H的A点平抛一物体，其水平射程为2s，在A的正上方距地面高2H的B点，以同方向抛出另一物体，其水平射程为s，两物体在空中运动的轨迹在同一竖直面内，且都从同一屏的顶端擦过，求该屏的高度4.在长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B（可视为质点，也不考虑二者间的相互作用力），A球带正电、电荷量为+2q，B球带负电。电荷量为3q。现把A和B组成的带电系统锁定在光滑绝缘的水平面上，并让A处于如图所示的有界匀强电场区域MPQN内。已知虚线MP是细杆的中垂线，MP和NQ的距离为4L，匀强电场的场强大小为E，方向水平向右。现取消对A、B的锁定，让它们

3、从静止开始运动。（忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响）（1）求小球A、B运动过程中的最大速度；（2）小球A、B能否回到原出发点？若不能，请说明理由；若能，请求出经过多长时间带电系统又回到原地发点。（3）求运动过程中带电小球B电势能增加的最大值。解：（1）带电系统锁定解除后，在水平方向上受到向右的电场力作用开始向右加速运动，当B进入电场区时，系统所受的电场力为A、B的合力，因方向向左，从而做减速运动，以后不管B有没有离开右边界，速度大小均比B刚进入时小，故在B刚进入电场时，系统具有最大速度。设B进入电场前的过程中，系统的加速度为a1，由牛顿第二定律：2Eq=2ma1（1分）B刚进入电场时，系统

4、的速度为vm，由可得（2分）（2）对带电系统进行分析，假设A能达到右边界，电场力对系统做功为W1则（2分）故系统不能从右端滑出，即：当A刚滑到右边界时，速度刚好为零，接着反向向左加速。由运动的对称性可知，系统刚好能够回到原位置，此后系统又重复开始上述运动。（2分）设B从静止到刚进入电场的时间为t1，则（1分）设B进入电场后，系统的加速度为a2，由牛顿第二定律（1分）显然，系统做匀减速运动，减速所需时间为t2，则有（1分）那么系统从开始运动到回到原出发点所需的时间为（1分）（3）当带电系统速度第一次为零，即A恰好到达右边界NQ时，B克服电场力做的功最多，B增加的电势能最多，此时B的位置在PQ的中

5、点处（1分）所以B电势能增加的最大值（2分）5.用磁场可以约束带电离子的轨迹，如图所示，宽d=2cm的有界匀强磁场的横向范围足够大，磁感应强度方向垂直纸面向里，B1T。现有一束带正电的粒子从O点以v2106m / s的速度沿纸面垂直边界进入磁场。粒子的电荷量q1.61019C，质量m3.21027kg。求：(1) 粒子在磁场中运动的轨道半径r和运动时间t是多大？(2) 粒子保持原有速度，又不从磁场上边界射出，则磁感应强度最小为多大？6.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术来实现的.电子束经过电场加速后，以速度v进入一圆形匀强磁场区，如下图所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O，半径

6、为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少？ 解析: 如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，其半径为R，用m、e分别表示电子的质量和电荷量，根据牛顿第二定律有：evB=m 根据几何关系有：tan= 解以上两式得：B=.7.磁流体发电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，则A用电器

7、中的电流方向从A到B 0 S. ?5 L- A* d; O4 TB用电器中的电流方向从B到AC若只增强磁场，发电机的电动势增大 D若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大& L* i6 K: A% 6 a4 ?7 e 8.如图甲，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成= 30角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B =0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b，测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨距为L =2m，重力加速度g取l0m/s2，

8、轨道足够长且电阻不计。当R =0时，求杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小及杆中的电流方向；求金属杆的质量m和阻值r；当R=4时，求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。甲乙解法一：由图可知，当R= 0时，杆最终以v= 2 m/s匀速运动，产生电动势E=BLv 1分E=2V 1分杆中电流方向从ba1分设最大速度为v，杆切割磁感线产生的感应电动势E=BLv由闭合电路的欧姆定律：1分杆达到最大速度时满足 1分解得：v= 1分由图像可知：斜率为，纵截距为v0=2m/s，得到：=v0 1分k 1分解得：m =0.2kg 1分r= 2 1分解法二：设最大速度为v，杆切割磁感线产生的

9、感应电动势E=BLv由闭合电路的欧姆定律： 1分由图可知当R= 0时v= 2 m/s 2分当R=2时v = 4m/s 2分解得：m= 0.2kg 1分r= 2 1分由题意：E=BLv1分得1分1分由动能定理得W=1分1分W= 0.6J 1分9.在如图18所示，x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B，x轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为E，方向与y轴的夹角为450且斜向上方.现有一质量为m电量为q的正离子，以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域，该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为450.不计离子的重力，设磁

10、场区域和电场区域足够大.求：（1）C点的坐标；（2）离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间；（3）离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角。【解析】（1）磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动，故有 -同时有 -粒子运动轨迹如图所示，由几何知识知，xC（rrcos450）， -故，C点坐标为（，0）。 -（2）设粒子从A到C的时间为t1，设粒子从A到C的时间为t1，由题意知 -设粒子从进入电场到返回C的时间为t2，其在电场中做匀变速运动，由牛顿第二定律和运动学知识，有-及， -联立解得-设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为t3，由题意知 -故而，设粒子从A点到第三次穿

11、越x轴的时间为 -（3）粒子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程是在电场中做类似平抛的运动，即沿着v0的方向（设为x轴）做匀速运动，即沿着qE的方向（设为y轴）做初速为0的匀变速运动，即设离子第四次穿越x轴时速度的大小为v，速度方向与电场方向的夹角为.由图中几何关系知综合上述得10.(10分)如图，在平面直角坐标系xOy内，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y = h处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x = 2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y

12、轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求(1)电场强度大小E；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。本题考查带电粒子在复合场中的运动，粒子在电场中做类平抛运动，根据水平方向匀速和竖直方向匀加速的特点列式求解，进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，求出半径公式，在磁场中的运动时间需要求圆心角和周期11.如图所示，水平放置的匝数n100，面积S0.20m2，电阻r0.5的线圈。线圈与右侧倾斜平行放置的导轨MN、PQ相接（良好接触）。导轨间距L0.5m，倾斜导轨平面与水平面成530角。导轨处于竖直向上的匀强磁场中，将质量为m30g、电阻为R0.5光滑金属棒ab放在倾斜

13、导轨上，棒与导轨垂直。当在线圈所在处加一竖直方向B10.5+0.1t（T）的均匀变化的匀强磁场（图中未画出）， ab棒恰好能静止。导轨电阻不计，重力加速度g10m/s2，sin530=0.8，cos530=0.6。求：MN）abPQ（1）线圈产生的电动势E及线圈所在处的磁场方向（2）通过ab棒的电流I（3）ab棒所在处的磁感应强度B2的大小.（1）（2分）MN）F安FNmgg磁场方向竖直向下（2分）（2）（4分）（3）=ILB（2分）B=0.4T（2分）12.（14分）在竖直平面内，以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和匀强磁场，其中匀强电场方向向下，大小为E；匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大

14、小为B。虚线与水平线之间的夹角为45o，一带电粒子以速度v0水平射入匀强磁场，已知带负电粒子电荷量为q，质量为m，(重力忽略不计，电场、磁场区域足够大)。（1）求带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离？ （2）求带电粒子第3次通过虚线时所经历的时间？（3）求带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离？ （14分）解析：如图所示：（1） 解得（2分）（2） (2)在磁场中运动时间为（1分） 在电场中aqE/m运动时间为t2=2v0/a=（2分）再一次在磁场中运动（1分）所以总时间t（2分）（3）再次进入电场中做类平抛运动x2=v0t4（1分）y=at42/2（1分）x2=y（1分）得x2=（1分）所以距

15、离O点距离为x（2分综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题 审题示例13.(22分)相距L1.5 m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m11 kg的金属棒ab和质量为m20.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图8(a)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同ab棒光滑，cd棒与导轨间的动摩擦因数为0.75，两棒总电阻为1.8 ，导轨电阻不计，g取10 m/s2.ab棒在方向竖直向上、大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放(a)(b)(c)图8(1)求出磁感应

16、强度B的大小和ab棒加速度的大小；(2)已知在2 s内外力F做功40 J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；(3)判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力Ffcd随时间变化的图象审题模板答题模板(1)经过时间t，金属棒ab的速率vat此时，回路中的感应电流为I对金属棒ab，由牛顿第二定律得FBILm1gm1a(3分)由以上各式整理得：Fm1am1gat在图线上取两点：t10，F111 N；t22 s，F214.6 N代入上式得：a1 m/s2，B1.2 T(2分)(2)在2 s末金属棒ab的速率vat2 m/s(1分)所发生的位移

17、xat22 m(1分)由动能定理得WFm1gxW安m1v2(2分)又QW安联立以上各式并代入数据，解得Q18 J(2分)(3)cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大；然后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止运动(2分)当cd棒速度达到最大时，对cd棒有：m2gFN(1分)又FNF安，F安BIL整理解得m2gBIL(2分)对abcd回路：I(2分)解得vm m/s2 m/s(1分)vmat0得t02 s(1分)Ffcd随时间变化的图象如图所示(2分)答案(1)1.2 T1 m/s2(2)18 J(3)见解析14.如图所示，在竖直平面内建立一坐标系xoy，在x轴上方存在相互垂直的匀强电场E1和匀强磁场B1，电场强度E16V/m，磁感应强度B1T。在x轴和虚线MN间也存在相互垂直的匀强电场E2和匀强磁场B2，电场强度E28V/m，磁感应强度B210T，虚线MN到x轴的距离为d20cm。 有一带负电微粒质量为m4.010-7kg，电量q= 510-7C。该带电粒子沿直线PQ运动到y轴上的A点时，x轴上方的磁场B1突然消失，其他不变。该带电粒子继续运动至x轴上的B点，以平行于y轴负方向的速度进入x轴下方区域，最后从虚线上C点飞