高考物理二轮复习 专题七 计算题题型强化 第5讲 加试计算题24题 动量和电学知识的综合应用课件

第5讲加试计算题24题 动量和电学知识的综合应用专题七计算题题型强化题型2动量观点在电磁感应中的应用题型1动量观点在电场、磁场中的应用动量观点在电场、磁场中的应用题型1命题预测1.如图1所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B1.57 T.小球1带正电，其电荷量与质量之比 4 C/kg.当小球1无速度时可处于静止状态；小球2不带电，静止放置于固定的水平悬空支架(图中未画出)上.使小球1向右以v023.59 m/s的水平速度与小球2正碰，碰后经过0.75 s再次相碰.设碰撞前后两小球带电情况不发生改变，且始终保持在同一竖直平面内.问：(g取10 m/s2)(1)电场强度E的大小是多少？图1答案答案2.5 N/C解析解析小球1所受的重力与电场力始终平衡m1gq1E，E2.5 N/C.12答案解析(2)小球2与小球1的质量之比是多少？(计算结果取整数)答案解析12答案答案11LR1v2t解析解析相碰后小球1做匀速圆周运动，12代入数据，解得v23.75 m/s.两小球第一次碰撞前后的动量守恒，以水平向右为正方向m1v0m1v1m2v2因R1v2t2.812 5 m，则122.当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子，这种电子叫热电子，通常情况下，热电子的初始速度可以忽略不计.如图2所示，相距为L的两块固定平行金属板M、N接在输出电压恒为U的高压电源E2上，M、N之间的电场近似为匀强电场， K是与M板距离很近的灯丝，通过小孔穿过M板与外部电源E1连接， 电源E1给K加热从而产生热电子，不计灯丝对内部匀强电场的影响.热电子经高压加速后垂直撞击N板， 瞬间成为金属板的自由电子，速度近似为零.电源接通后，电流表的示数稳定为I，已知电子的质量为m、电荷量为e.求：模拟训练图21212(1)电子达到N板前瞬间的速度vN大小；答案解析答案答案见解析(2)N板受到电子撞击的平均作用力F大小.答案答案见解析解析解析设t时间经过N板的电荷量为Q，QIt12答案解析动量观点在电磁感应中的应用题型2命题预测1.如图3所示，PQ和MN是固定于倾角为30斜面内的平行光滑金属轨道，轨道足够长，其电阻可忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上，始终与轨道垂直且接触良好.金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m，长度均为L、电阻均为R；两金属棒的长度恰好等于轨道的间距，并与轨道形成闭合回路.整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，若锁定金属棒ab不动，使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F2mg作用下， 沿轨道向上做匀速运动.重力加速度为g.(1)试推导论证：金属棒cd克服安培力做功的功率P安等于电路获得的电功率P电；图3答案答案见解析12答案解析解析解析设金属棒cd做匀速运动的速度为v，EBLvFmgsin 30F安IBL金属棒cd克服安培力做功的功率P安F安v所以P安P电12(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t00，恒力大小变为F1.5mg，方向不变，同时解锁、静止释放金属棒ab，直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动.求：t时刻以后金属棒ab的热功率Pab；答案答案见解析答案解析12解析解析金属棒ab做匀速运动，则有I1BL2mgsin 30金属棒ab的热功率PabI12R0t时刻内通过金属棒ab的电荷量q；答案答案见解析答案解析12解析解析设t时刻后金属棒ab做匀速运动的速度为v1，金属棒cd也做匀速运动，速度为v2；由金属棒ab、金属棒cd组成的系统动量守恒：mv2mv1mv20t时刻内对金属棒ab分析：在电流为i的很短的时间t内，速度的改变量为v，由动量定理得BiLt2mgsin 30t2mv对式进行求和，得BLqmgt2mv1122.两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道，如图4甲所示放置，间距为d1 m，在左端弧形轨道部分高h1.25 m处放置一金属杆a，弧形轨道末端与平直轨道相切，在平直轨道右端放置另一金属杆b，杆a、b电阻Ra2 、Rb5 ，在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度B2 T.现杆b以初速度v05 m/s开始向左滑动，同时由静止释放杆a，杆a由静止滑到水平轨道的过程中，通过杆b的平均电流为0.3 A； 从a下滑到水平轨道时开始计时， a、 b杆运动速度时间图象如图乙所示(以a运动方向为正)， 其中ma2 kg，mb1 kg，g10 m/s2，a、b杆与轨道始终接触良好且互相垂直，求：模拟训练图412(1)杆a在弧形轨道上运动的时间；答案答案5 s解析解析对b棒运用动量定理，有：Bd tmb(v0vb0)，其中vb02 m/s，代入数据解得：t5 s答案解析12(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；设最后两杆共同的速度为v，由动量守恒得mavambvb0(mamb)v杆a动量变化等于它所受安培力的冲量，由动量定理可得I安BIdtmavamav，而qIt12答案解析(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热.解析解析由能量守恒得，a、b杆组成的系统产生的焦耳热为12答案解析