高三物理力电综合应用题课件

1、高三物理力电综合应用题高三物理力电综合应用题复习精要复习精要 力电综合应用题既与运动学、动力学、功和能、力电综合应用题既与运动学、动力学、功和能、动量等力学知识联系紧密，又与带电粒子在电场、动量等力学知识联系紧密，又与带电粒子在电场、磁场中的运动联系紧密，既要用到力学规律，又要磁场中的运动联系紧密，既要用到力学规律，又要用到电磁感应和带电粒子在电磁场中的运动规律，用到电磁感应和带电粒子在电磁场中的运动规律，这类题目涉及的物理情景丰富，综合性强，难度大，这类题目涉及的物理情景丰富，综合性强，难度大，很适合对能力的考查，为高考命题提供了丰富的情很适合对能力的考查，为高考命题提供了丰富的情景与素材，

2、为体现知识的综合与灵活应用提供了广景与素材，为体现知识的综合与灵活应用提供了广阔的平台，是高考命题热点之一，且多数为压轴大阔的平台，是高考命题热点之一，且多数为压轴大计算题。力电综合应用题中计算题。力电综合应用题中，若，若空间中同时同区域空间中同时同区域存在重力场、电场、磁场，则粒子的受力情况比较存在重力场、电场、磁场，则粒子的受力情况比较复杂；若不同时不同区域存在，则使粒子的运动情复杂；若不同时不同区域存在，则使粒子的运动情况或过程比较复杂，相应的运动情景及能量转化更况或过程比较复杂，相应的运动情景及能量转化更加复杂化，将力学、电磁学知识的转化应用推向高加复杂化，将力学、电磁学知识的转化应用

3、推向高潮。潮。高三物理力电综合应用题“分段分段”处理处理对综合性强、过程较为复杂的题，一般采用对综合性强、过程较为复杂的题，一般采用“分段分段”处理，所谓的处理，所谓的“分段分段”处理，就是根据问题的需要处理，就是根据问题的需要和研究对象的不同，将问题涉及的物理过程，按照和研究对象的不同，将问题涉及的物理过程，按照时间和空间的发展顺序，合理地分解为几个彼此相时间和空间的发展顺序，合理地分解为几个彼此相对独立、又相互联系的阶段，再根据各个阶段遵从对独立、又相互联系的阶段，再根据各个阶段遵从的物理规律逐个建立方程，最后通过各阶段的联系的物理规律逐个建立方程，最后通过各阶段的联系量综合起来解决，从而

4、使问题化整为零，各个击破。量综合起来解决，从而使问题化整为零，各个击破。高三物理力电综合应用题 1如图所示，如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（右侧有挡板），整个空间有平行于平板的绝缘平板（右侧有挡板），整个空间有平行于平板向左、场强为向左、场强为E的匀强电场，在板上的匀强电场，在板上C点的右侧有一个点的右侧有一个垂直于纸面向里、磁感应强度为垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个的匀强磁场，一个质量为质量为m、带电量为、带电量为-q的小物块，从的小物块，从C点由静止开始向点由静止开始向右先做加速运动再做匀速运动当物体碰到右端挡板右先做加速运动再

5、做匀速运动当物体碰到右端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，小物块返回时在后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板磁场中恰做匀速运动，已知平板NC部分的长度为部分的长度为L，物块与平板间的动摩擦因数为物块与平板间的动摩擦因数为，求：，求：（1）小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功；）小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功；（2）小物块与右端挡板碰撞）小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能；过程损失的机械能；（3）最终小物块停在绝缘平）最终小物块停在绝缘平板上的位置板上的位置 MNECBL高三物理力电综合应用题解：解：（1）设小物块向右匀速运动时的速度大小为）设小物

6、块向右匀速运动时的速度大小为v1，由平衡条件有由平衡条件有01 )Bqvmg(qE 设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W，由动能定理有由动能定理有02121 mvWqEL qBmgqEv 1由式解得由式解得22222Bq)mgqE(mqELW 高三物理力电综合应用题（2）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为为v2，与右端挡板碰撞过程损失的机械能为，与右端挡板碰撞过程损失的机械能为E，则有，则有 02 mgBqv22212121mvmvE 由式解得由式解得 22223222Bqgm)mgqE(mE

7、（3）设最终小物块停止的位置在板上）设最终小物块停止的位置在板上C点左侧点左侧x距离距离处，由能量守恒定律有处，由能量守恒定律有mgxmv 2221由式解得由式解得 2222Bqgmx 题目题目高三物理力电综合应用题2.如图所示，在如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强电场，平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于电场的方向平行于y轴向下；在轴向下；在x轴和第四象限的射轴和第四象限的射线线OC之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外有一质量为方向垂直于纸面向外有一质量为m，带有电荷量，带有电荷量+q的质点由电场左侧平行于的质点由电场左

8、侧平行于x轴射入电场质点到轴射入电场质点到达达x轴上轴上A点时，速度方向与点时，速度方向与x轴的夹角为轴的夹角为，A点与点与原点原点O的距离为的距离为d接着，质点进入磁场，并垂直于接着，质点进入磁场，并垂直于OC飞离飞离磁场不计重力影响若磁场不计重力影响若OC与与x轴的夹角为轴的夹角为，求：，求： 粒子在磁场中运动速度的大小；粒子在磁场中运动速度的大小； 匀强电场的场强大小匀强电场的场强大小yEAOxBCv高三物理力电综合应用题解：解：yEAOxBCv 质点在磁场中的轨迹为一圆弧。由于质点质点在磁场中的轨迹为一圆弧。由于质点飞离磁场时，速度垂直于飞离磁场时，速度垂直于OC，故圆弧的圆心在，故圆

9、弧的圆心在OC上。依题意，质点轨迹与上。依题意，质点轨迹与x轴的交点为轴的交点为A，过，过A点作点作与与A点的速度方向垂直的直线，与点的速度方向垂直的直线，与OC交于交于O 。O由几何关系知，由几何关系知，AO垂直于垂直于OC ，O是圆弧的圆心。是圆弧的圆心。设圆弧的半径为设圆弧的半径为R，则有，则有 sindR 由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得RvmqvB2 将式代入式，解得：将式代入式，解得： sinmqBdv 高三物理力电综合应用题质点在电场中的运动为类平抛运动质点在电场中的运动为类平抛运动.设质点射入电场设质点射入电场的速度为的速度为v0, 在电场中的加速度

10、为在电场中的加速度为a, 运动时间为运动时间为t, 则有则有 cosvv 0atsinv dv0t 联立解得：联立解得：dcossinva 2 设电场强度的大小为设电场强度的大小为E，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得qEma 解得：解得： cossinmdqBE32 这道试题考查了带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周这道试题考查了带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的半径公式，通常这类试题要求掌握如何定圆运动的半径公式，通常这类试题要求掌握如何定圆心、确定半径，能画出轨迹图。利用圆的几何知识心、确定半径，能画出轨迹图。利用圆的几何知识和向心力公式解决相关问题。和向心力公式解决相关问题。题目题目高三物

11、理力电综合应用题3、如图所示，一个质量为、如图所示，一个质量为m =2.010-11kg，电荷量，电荷量q =+1.010-5C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经始经U1=100V电压加速后，水平进入两平行金属板间电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中的偏转电场中.金属板长金属板长L=20cm,两板间距两板间距 cm求：求：310 d（1）微粒进入偏转电场时的速度）微粒进入偏转电场时的速度v0是多大？是多大？（2）若微粒射出偏转电场时的偏转角为）若微粒射出偏转电场时的偏转角为=30，并接，并接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区，则两着进入

12、一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区，则两金属板间的电压金属板间的电压U2是多大？是多大？（3）若该匀强磁场的宽度为）若该匀强磁场的宽度为 cm, ,为使微粒不会由磁为使微粒不会由磁场右边射出场右边射出, ,该匀强磁场的磁感应该匀强磁场的磁感应强度强度B至少多大？至少多大？ 310 DDBU1U2v0高三物理力电综合应用题解解：（1） 由动能定理得由动能定理得20121mvqU 解得解得 v0=1.0104m/s（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，）微粒在偏转电场中做类平抛运动，L=v0t，mdqUa2 atvy 飞出电场时，速度偏转角的正切为飞出电场时，速度偏转角的正切为312120 dULU

13、vvtany 解得解得 U2=100V高三物理力电综合应用题（3）进入磁场时微粒的速度是进入磁场时微粒的速度是DBU1U2v0 cosvv0 轨迹如图，轨迹如图，r由几何关系得，轨道半径由几何关系得，轨道半径32Dr 由洛伦兹力充当向心力：由洛伦兹力充当向心力：rmvBqv2 得得Bqmvr 解得解得 B0.20T所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度的磁感应强度B至少为至少为0.20T。 题目题目高三物理力电综合应用题4.如图所示，粒子源如图所示，粒子源S可以不断地产生质量为可以不断地产生质量为m、电荷、电荷量为量为+q的粒子的粒

14、子(重力不计重力不计)粒子从粒子从O1孔漂进孔漂进(初速不计初速不计)一个水平方向的加速电场，再经小孔一个水平方向的加速电场，再经小孔O2进入相互正交进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为E，磁感，磁感应强度大小为应强度大小为B1，方向如图虚线，方向如图虚线PQ、MN之间存在之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B2(图中未图中未画出画出)有一块折成直角的硬质塑料板有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电，宽不带电，宽度很窄，厚度不计度很窄，厚度不计)放置在放置在PQ、MN之间之间(截面图如图截

15、面图如图)，a、c两点恰在分别位于两点恰在分别位于PQ、MN上，上，ab=bc=L，= 45现使粒子能沿图中虚线现使粒子能沿图中虚线O2O3进入进入PQ、MN之间之间的区域的区域(1) 求加速电压求加速电压U1(2)假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律粒子在向变化遵守光的反射定律粒子在PQ、MN之间的区之间的区域中运动的时间和路程分别是多少？域中运动的时间和路程分别是多少？高三物理力电综合应用题解解:B1EaO2cSO1O3B2U1PQbMN （1）粒子源发出的粒子，进入加速电场被加速）粒子源发出的粒子，进入加速电场被加

16、速,速度为速度为v0，根据能的转化和守恒定律得：，根据能的转化和守恒定律得：20121mvqU 要使粒子能沿图中虚线要使粒子能沿图中虚线O2O3进入进入PQ、MN之间的区之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，大小相等，10BqvqE 得到得到10BEv 将式代入式，得将式代入式，得21212qBmEU 高三物理力电综合应用题（2）粒子从）粒子从O3以速度以速度v0进入进入PQ、MN之间的区域之间的区域,先做先做匀速直线运动，打到匀速直线运动，打到ab板上，以大小为板上，以大小为v0的速度垂直于的速度垂直于磁场方向运动粒子将以半

17、径磁场方向运动粒子将以半径R在垂直于磁场的平面内在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动作匀速圆周运动,转动一周后打到转动一周后打到ab板的下部板的下部.由于不计由于不计板的厚度板的厚度,所以质子从第一次打到所以质子从第一次打到ab板到第二次打到板到第二次打到ab板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期个周期TRmvqvB202 02vRT 和运动学公式和运动学公式由由得得22qBmT 粒子在磁场中共碰到粒子在磁场中共碰到2块板块板,做圆周运动的时间为做圆周运动的时间为t1 =2T粒子进入磁场中粒子进入磁场中,在在v0方向的总位移方向的总位移

18、s=2Lsin45,时间为时间为02vst ELBqBmttt122124 题目题目高三物理力电综合应用题5如图中甲所示，真空中两水平放置的平行金属板如图中甲所示，真空中两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔，上面分别开有正对的小孔O1和和O2，金属板，金属板C、D接接在正弦交流电源上，在正弦交流电源上，C、D两板间的电压两板间的电压UCD随时间随时间t变变化的图线如图中乙所示。化的图线如图中乙所示。t0时刻开始，从时刻开始，从C板小孔板小孔O1处连续不断飘入质量为处连续不断飘入质量为m3.21021kg、电荷量、电荷量q1.61015C的带正电的粒子（设飘入速度很小，可的带正电

19、的粒子（设飘入速度很小，可视为零）。在视为零）。在D板外侧有以板外侧有以MN为边界的匀强磁场，为边界的匀强磁场，MN与金属板与金属板C相距相距d10cm，匀强磁场的大小为，匀强磁场的大小为B0.1T，方向如图中所示，粒子的重力及粒子间相互作，方向如图中所示，粒子的重力及粒子间相互作用力不计，平行金属板用力不计，平行金属板C、D之间的距离足够小，粒子之间的距离足够小，粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求：在两板间的运动时间可忽略不计。求： 2页页3页页4页页末页末页高三物理力电综合应用题（1）带电粒子经小孔）带电粒子经小孔O2进入磁场后，能飞出磁场进入磁场后，能飞出磁场边界边界MN的最小速度为多

20、大？的最小速度为多大？（2）从）从0到到0.04s末时间内哪些时刻飘入小孔末时间内哪些时刻飘入小孔O1的的粒子能穿过电场并飞出磁场边界粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN？（3）以）以O2为原点建立直角坐标系，在图甲中画出为原点建立直角坐标系，在图甲中画出粒子在有界磁场中可能出现的区域（用斜线标出）粒子在有界磁场中可能出现的区域（用斜线标出），并标出该区域与磁场边界交点的坐标。要求写出，并标出该区域与磁场边界交点的坐标。要求写出相应的计算过程相应的计算过程50-5000.010.020.030.04t/s乙乙UCD/VMNBO2DCUCD甲甲O12页页题目题目3页页4页页末页末页高三物理力电综合应

21、用题解：解： （1）设粒子飞出磁场边界）设粒子飞出磁场边界MN的最小速度为的最小速度为v0，粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为R0，根据洛伦兹力提供向心力知：根据洛伦兹力提供向心力知：qv0B=mv02/R0要使粒子恰好飞出磁场，据图有：要使粒子恰好飞出磁场，据图有：R0MNBO2DCUCD甲甲O1R0=d所以最小速度所以最小速度v0=qBd/m=5103m/s2页页题目题目3页页4页页末页末页高三物理力电综合应用题（2）由于）由于C、D两板间距离足够小，带电粒子在电场两板间距离足够小，带电粒子在电场中运动时间可忽略不计，故在粒子通过电场过程中，中运动时间可忽略不

22、计，故在粒子通过电场过程中，两极板间电压可视为不变，两极板间电压可视为不变，CD间可视为匀强电场。要间可视为匀强电场。要使粒子能飞出磁场边界使粒子能飞出磁场边界MN，则进入磁场时的速度必须，则进入磁场时的速度必须大于大于v0，粒子在电场中运动时，粒子在电场中运动时CD板对应的电压为板对应的电压为U0，则根据动能定理知：则根据动能定理知： qU0=mv02/2得：得： U0=mv02/(2q)=25V因为电荷为正粒子，因此只有因为电荷为正粒子，因此只有电压在电压在-25V-50V时进入电场时进入电场的粒子才能飞出磁场。的粒子才能飞出磁场。根据电压图像可知：根据电压图像可知：UCD50sin50t

23、，50-5000.010.020.030.04t/s乙乙UCD/V25V电压对应的时间分别为：电压对应的时间分别为：7/300 s和和11/300 s所以粒子在所以粒子在0到到0.04s内能够飞出磁场边界的时间为内能够飞出磁场边界的时间为 7/300 st11/300 s2页页题目题目3页页4页页末页末页高三物理力电综合应用题MNBO2DCUCD甲甲O1（3）设粒子在磁场中运动的最大速度为）设粒子在磁场中运动的最大速度为vm，对应的，对应的运动半径为运动半径为Rm，Um50V，则有：，则有：RmxyAqUmmvm2/2qvmBmvm2/RmRm0.14m粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小

24、距离为：粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小距离为：220 140 1210 04mmxRRd.m 因此，粒子能到达的区域如图所示：其中弧因此，粒子能到达的区域如图所示：其中弧PBO2是是以以d为半径的半圆，弧为半径的半圆，弧O2A是以是以Rm为半径的圆弧。与为半径的圆弧。与磁场边界交点的坐标分别为：磁场边界交点的坐标分别为：BPO2 ： （0，0） A：（：（-0.04m，0.1m）；）；B：（：（-0.1m，0.1m） P：（：（-0.2m，0）2页页题目题目3页页4页页末页末页高三物理力电综合应用题6如图所示，水平细杆如图所示，水平细杆MN、CD，长度均为，长度均为L。两。两杆间距离

25、为杆间距离为h，M、C两端与半圆形细杆相连，半圆两端与半圆形细杆相连，半圆形细杆与形细杆与MN、CD在同一竖直平面内，且在同一竖直平面内，且MN、CD恰恰为半圆弧在为半圆弧在M、C两点处的切线。质量为两点处的切线。质量为m的带正电的带正电的小球的小球P，电荷量为，电荷量为q，穿在细杆上，已知小球，穿在细杆上，已知小球P与两与两水平细杆间的动摩擦因数为水平细杆间的动摩擦因数为，小球，小球P与半圆形细杆与半圆形细杆之间的摩擦不计，小球之间的摩擦不计，小球P与细杆之间相互绝缘。与细杆之间相互绝缘。（1）若整个装置处在方向与之垂直、磁感应强度为）若整个装置处在方向与之垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中，

26、如图（甲）所示。小球的匀强磁场中，如图（甲）所示。小球P以一定的以一定的初速度初速度v0从从D端出发，沿杆滑到端出发，沿杆滑到M点以后恰好在细杆点以后恰好在细杆MN上匀速运动。求：上匀速运动。求： 小球小球P在细杆在细杆MN上滑行的速度；上滑行的速度； 小球小球P滑过滑过DC杆的过程中克服摩擦力所做的功杆的过程中克服摩擦力所做的功; 高三物理力电综合应用题（2）撤去磁场，在）撤去磁场，在MD、NC连线的交点连线的交点处固定一处固定一电荷量为电荷量为Q的负电荷，如图（乙）所示，使小球的负电荷，如图（乙）所示，使小球P从从D端出发沿杆滑动，滑到端出发沿杆滑动，滑到N点时速度恰好为零。点时速度恰好为

27、零。(已知小已知小球所受库仑力始终小于重力球所受库仑力始终小于重力)求：求：小球小球P在水平细杆在水平细杆MN或或CD上滑动时所受摩擦力的上滑动时所受摩擦力的最大值和最小值；最大值和最小值；小球小球P从从D端出发时的初速度。端出发时的初速度。NMDC甲甲Pv0NMDC乙乙PO-Qv0高三物理力电综合应用题解解: （1） 根据到根据到M点以后恰好做匀速运动，可知点以后恰好做匀速运动，可知小球小球P所受洛仑兹力与重力平衡，即所受洛仑兹力与重力平衡，即mgqvB 则则qBmgv 根据动能定理，小球根据动能定理，小球P在沿在沿DCM滑动过程中：滑动过程中：2022121mvmvWWGf mghWG m

28、ghqBgmmvWf 222320221题目题目高三物理力电综合应用题（2）小球在）小球在O点正下方时摩擦力最小，点正下方时摩擦力最小，NMDC乙乙PO-Qv0fmin Nmin （mg4kQq/h2），），小球在小球在O点正上方时摩擦力最大，点正上方时摩擦力最大，fmax Nmax （mg4kQq/h2）。利用对称性及微元法：利用对称性及微元法： Wf (mgFy) s (mgFy) s2 mg s，所以所以Wf W1 W22 mgL，又因为小球又因为小球P在在D点和点和N点电势能相等点电势能相等,所以从所以从D到到N,W电电=0则则mgLmghmv 22120 gLghv 420 题目题目

29、第第2页页高三物理力电综合应用题7.某种小发电机的内部结构平面图如图某种小发电机的内部结构平面图如图1所示，永久所示，永久磁体的内侧为半圆柱面形状，它与共轴的圆柱形铁芯磁体的内侧为半圆柱面形状，它与共轴的圆柱形铁芯间的缝隙中存在辐向分布、大小近似均匀的磁场，磁间的缝隙中存在辐向分布、大小近似均匀的磁场，磁感应强度感应强度B = 0.5T。磁极间的缺口很小，可忽略。如。磁极间的缺口很小，可忽略。如图图2所示，单匝矩形导线框所示，单匝矩形导线框abcd绕在铁芯上构成转子，绕在铁芯上构成转子，ab = cd = 0.4m，bc = 0.2m。铁芯的轴线。铁芯的轴线OO 在线框在线框所在平面内，线框可

30、随铁芯绕轴线转动。将线框的两所在平面内，线框可随铁芯绕轴线转动。将线框的两个端点个端点M、N接入图中装置接入图中装置A，在线框转动的过程中，在线框转动的过程中，装置装置A能使端点能使端点M始终始终与与P相连，而端点相连，而端点N始终与始终与Q相连。相连。ONSbc图图1图图2NabcdPQMAOO高三物理力电综合应用题现使转子以现使转子以=200 rad/s的角速度匀速转动。的角速度匀速转动。 在图在图1中看，转动方向是顺时针的，设线框经过图中看，转动方向是顺时针的，设线框经过图1位置位置时时 t = 0。 （取（取 = 3）（2）在图）在图3给出的坐标平面内，画出给出的坐标平面内，画出P、Q

31、两点电势两点电势差差UPQ随时间变化的关系图线（要求标出横、纵坐标随时间变化的关系图线（要求标出横、纵坐标标度，至少画出一个周期）；标度，至少画出一个周期）；（1）求）求 时刻线框产生的感应电动势；时刻线框产生的感应电动势； s4001 t（3）如图）如图4所示为竖直放置的两块平行金属板所示为竖直放置的两块平行金属板X、 Y,两板间距两板间距d = 0.17m。将电压。将电压UPQ加在两板上，加在两板上，P与与X相相连，连，Q与与Y相连。将一个质量相连。将一个质量m = 2.410-12kg，电量电量q = +1.710-10C的带电粒子，在的带电粒子，在t0 = 6.0010 -3s时刻，从

32、紧临时刻，从紧临X板处无初速释放。板处无初速释放。求粒子从求粒子从X板运动到板运动到Y板经历的时间。板经历的时间。（不计粒子重力）（不计粒子重力）图图4YXd高三物理力电综合应用题E= BS = Babbc（2） UPQ-t 的关系图线如图示：的关系图线如图示：解：解：（1）感应电动势）感应电动势代入数据得代入数据得 E = 24V正确标出横坐标、纵坐标标度、画出图象正确标出横坐标、纵坐标标度、画出图象(6分分)（共三项，每项各占（共三项，每项各占2分）分）0t /sUPQ/V图图3评分标准：评分标准： 若只有以上其中一项均不给分；若只有以上其中一项均不给分； 若横坐标按若横坐标按 ,T标出扣

33、标出扣1分；若纵坐标按分；若纵坐标按E、2E标出扣标出扣1分；分； 若只画出半个周期图象扣若只画出半个周期图象扣2分。分。T210t/sUPQ/V-48-2424480.020.010.0050.015题目题目高三物理力电综合应用题由于由于Sd，d S =0.02m S1，所以粒子将在下一周期向，所以粒子将在下一周期向Y板加速过程中到达板加速过程中到达Y板板dmUqa m08021201.)tT(aS m00502121202.)Tt (aS 221atsd （3）粒子开始运动后一个周期内的运动示意图如）粒子开始运动后一个周期内的运动示意图如右图所示右图所示向向Y板加速的距离板加速的距离 t总

34、总 = T + t = 1.210 -2s 加速度加速度向向X板加速的距离板加速的距离 一个周期内前进的距离一个周期内前进的距离S = 2S12S2 = 0.15m设这次加速时间为设这次加速时间为tt = 2.010 -3s求出总时间求出总时间加速加速减速减速加速加速S1S1S2S2d S题目题目第第2页页高三物理力电综合应用题8.如图甲所示，两根质量均为如图甲所示，两根质量均为 0.1 kg完全相同的导体完全相同的导体棒棒a、b，用绝缘轻杆相连置于由金属导轨，用绝缘轻杆相连置于由金属导轨PQ、MN架架设的斜面上。已知斜面倾角设的斜面上。已知斜面倾角为为53, a、b导体棒的间导体棒的间距是距

35、是PQ、MN导轨间间距的一半，导轨间分界线导轨间间距的一半，导轨间分界线OO 以下有方向垂直斜面向上的匀强磁场。当以下有方向垂直斜面向上的匀强磁场。当a、b导体棒导体棒沿导轨下滑时，其下滑速度沿导轨下滑时，其下滑速度v与时间的关系图像如图与时间的关系图像如图乙所示。若乙所示。若a、b导体棒接入电路的电阻均为导体棒接入电路的电阻均为1,其它其它电阻不计，电阻不计，取取g=10m/s2，sin530.8, cos530.6，试求：试求： 图甲图甲BPMNQbaOOs / t1sm / v图乙图乙0.424600.8高三物理力电综合应用题（1）PQ、MN导轨的间距导轨的间距d；（2）a、b导体棒与导

36、轨间的动摩擦因数；导体棒与导轨间的动摩擦因数；（3）匀强磁场的磁感应强度。）匀强磁场的磁感应强度。【解析解析】本题考查对复杂物理过程的分析能力、从图本题考查对复杂物理过程的分析能力、从图象读取有用信息的能力。考查运动学知识、牛顿第二象读取有用信息的能力。考查运动学知识、牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律等知定律、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律等知识。考查逻辑推理能力、分析综合运用能力和运用物识。考查逻辑推理能力、分析综合运用能力和运用物理知识解决物理问题能力。理知识解决物理问题能力。（1）由图乙可知导体棒）由图乙可知导体棒b刚进入刚进入磁场时磁场时a、b的连接体做匀速运动

37、的连接体做匀速运动,当导体棒当导体棒a进入磁场后才再次加进入磁场后才再次加速运动速运动, 因而因而b棒匀速运动的位移棒匀速运动的位移即为即为a、b棒的间距棒的间距,依题意可得依题意可得:s / t1sm / v图乙图乙0.424600.8m21m4060322.).(vtd 高三物理力电综合应用题（2）设导体棒运动的加速度为）设导体棒运动的加速度为a，由图乙得：，由图乙得：s / t1sm / v图乙图乙0.424600.820m/s574003.tvvat 因因a、b棒一起运动，故可看作一整体，其受力如图。棒一起运动，故可看作一整体，其受力如图。由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：GNfma

38、cosmgsinmg222 故故08306506010578010.cosgasing 题目题目高三物理力电综合应用题 （3）当）当b导体棒在磁场中做匀速运动时导体棒在磁场中做匀速运动时022 BILcosmgsinmg RBLvI2 联立解得联立解得T.).(.vL)cos(sinmgRB83021132160083080110104422 答：答：PQ、MN导轨的间距为导轨的间距为1.2m；导体棒与导轨间；导体棒与导轨间的动摩擦因数大小为的动摩擦因数大小为0.083；匀强磁场的磁感应强度；匀强磁场的磁感应强度大小为大小为0.83T。题目题目第第2页页高三物理力电综合应用题9.如图（甲）所示

39、为一种研究高能粒子相互作用的装置，如图（甲）所示为一种研究高能粒子相互作用的装置，两个直线加速器均由两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成个长度逐个增长的金属圆筒组成（整个装置处于真空中，图中只画出了（整个装置处于真空中，图中只画出了6个圆筒，作为个圆筒，作为示意），它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间示意），它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到正弦交流电源的两端。设金属圆筒内部没有地连接到正弦交流电源的两端。设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果，需要缝隙的时

40、间可忽略不计。为达到最佳加速效果，需要调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，粒子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的期，粒子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的峰值。质量为峰值。质量为m、电荷量为、电荷量为e的正、负电子分别经过直的正、负电子分别经过直线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环形真空管道，且被导入的速度方向与水平面内的圆环形真空管道，且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切。圆环形管道中粗虚线相切。 高三物理力电综合应用题在管道内控制电子转弯的是一系列

41、圆形电磁铁，即图在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的中的A1、A2、A3An，共，共n个，均匀分布在整个圆个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线画了几个，其余的用周上（图中只示意性地用细实线画了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为d的圆形。的圆形。改变电磁铁内电流的大小改变电磁铁内电流的大小,就可改变磁场的磁感应强度就可改变磁场的磁感应强度,从而改变电子偏转的角度。从而改变电子偏转的角度。（甲）（甲）A2A3AnAn-1A1导入导

42、入装置装置直线加速器直线加速器直线加速器直线加速器2页页1页页3页页解解5页页末页末页高三物理力电综合应用题经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在圆形匀强磁场区域的同一条直径的两点和射出点都在圆形匀强磁场区域的同一条直径的两端，如图（乙）所示。这就为实现正、负电子的对撞端，如图（乙）所示。这就为实现正、负电子的对撞作好了准备。作好了准备。（乙）（乙）OvAiDCBdv（1）若正、负电子经过直线加速器后的动能均为）若正、负电子经过直线加速

43、器后的动能均为E0，它们对撞后发生湮灭，电子消失，且仅产生一对频它们对撞后发生湮灭，电子消失，且仅产生一对频率相同的光子，则此光子的频率为多大？（已知普率相同的光子，则此光子的频率为多大？（已知普朗克恒量为朗克恒量为h，真空中的光速为，真空中的光速为c。）。）（2）若电子刚进入直线加速器第一个）若电子刚进入直线加速器第一个圆筒时速度大小为圆筒时速度大小为v0，为使电子通过，为使电子通过直线加速器后速度为直线加速器后速度为v，加速器所接，加速器所接正弦交流电压的最大值应当多大？正弦交流电压的最大值应当多大？（3）电磁铁内匀强磁场的磁感应强）电磁铁内匀强磁场的磁感应强度度B为多大？为多大？2页页1

44、页页3页页解解5页页末页末页高三物理力电综合应用题解：解： （1）一对正、负电子对撞后湮灭产生一对光子）一对正、负电子对撞后湮灭产生一对光子,所以一个光子的能量与一个电子的能量相等，即所以一个光子的能量与一个电子的能量相等，即每个光子的能量为每个光子的能量为20mcEE 设光子的频率为设光子的频率为 则则20mcEh 解得：解得： hmcE20 2页页1页页3页页解解5页页末页末页高三物理力电综合应用题（2）电子在直线加速器中，经过）电子在直线加速器中，经过k个圆筒间的（个圆筒间的（k-1）个缝隙间的电场后，共经历（个缝隙间的电场后，共经历（k-1）次加速，每当电）次加速，每当电子运动至筒间缝

45、隙时交流电压的瞬时值应为最大值子运动至筒间缝隙时交流电压的瞬时值应为最大值Um根据动能定理根据动能定理20221211mvmveU)k(m 解得解得)k( e)vv(mUm12202 2页页1页页3页页解解5页页末页末页高三物理力电综合应用题 （3）设电子经过）设电子经过1个电磁铁的圆形磁场区时偏转角度个电磁铁的圆形磁场区时偏转角度为为 ，则，则n 2 /2Rv/2O由图可知，电子射入匀强磁场区时与通过射入点的直由图可知，电子射入匀强磁场区时与通过射入点的直径夹角为径夹角为/ 2电子在匀强磁场区域内作圆运动电子在匀强磁场区域内作圆运动,洛仑兹力提供向心力洛仑兹力提供向心力RmvevB2 Bem

46、vR 根据几何关系根据几何关系R/dsin22 解得解得densinmvB 2 2页页1页页3页页解解5页页末页末页高三物理力电综合应用题10如图所示，相距如图所示，相距2L的的AB、CD两直线间的区域存两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中PT上方的电场上方的电场E1的场强方向竖直向下，的场强方向竖直向下，PT下方的电下方的电场场E0的场强方向竖直向上的场强方向竖直向上,在电场左边界在电场左边界AB上宽为上宽为L的的PQ区域内，连续分布着电量为区域内，连续分布着电量为q、质量为、质量为m的粒子。的粒子。从某时刻起由从某时刻

47、起由Q到到P点间的带电粒子点间的带电粒子, 依次以相同的初依次以相同的初速度速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场沿水平方向垂直射入匀强电场E0中中,若从若从Q点射点射入的粒子入的粒子,通过通过PT上的某点上的某点R进入匀强电场进入匀强电场E1后从后从CD边上的边上的M点水平射出，其轨迹如图点水平射出，其轨迹如图,若若MT两点的距离两点的距离为为L/2。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求: （1）电场强度）电场强度E0与与E1；（2）在）在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直后也能垂直CD边水平射出，这些

48、入射点到边水平射出，这些入射点到P点的距离点的距离有什么规律？有什么规律？ 2页页题目题目解解14页页6页页解解27页页解解3末页末页高三物理力电综合应用题（3）有一边长为）有一边长为a、由光滑绝缘壁围成的正方形容器，、由光滑绝缘壁围成的正方形容器，在其边界正中央开有一小孔在其边界正中央开有一小孔S，将其置于，将其置于CD右侧，若右侧，若从从Q点射入的粒子经点射入的粒子经AB、CD间的电场从间的电场从S孔水平射入孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从能从S孔射出孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损粒子与绝缘壁碰撞时无能量和

49、电量损失失)，并返回，并返回Q点，在容器中现加上一个如图所示的匀点，在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场，粒子运动的半径小于强磁场，粒子运动的半径小于a，磁感应强度，磁感应强度B的大的大小还应满足什么条件？小还应满足什么条件？ACE0v0PBE1DT2LQM SR2页页题目题目解解14页页6页页解解27页页解解3末页末页高三物理力电综合应用题ACE0v0PBE1DT2LQMR【解析解析】本题考查力、运动、电场、磁场等知识的本题考查力、运动、电场、磁场等知识的综合运用能力。考查逻辑推理能力、综合分析能力、综合运用能力。考查逻辑推理能力、综合分析能力、运用数知识解决物理问题能力和探究能力。运用数知识解决物理问题能力和探究能力。（1）设粒子经）设粒子经PT直线上的点直线上的