电磁轨道炮是利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,电磁轨道炮示意图如图甲所示,直流电源电动势为E,电容器的电容为C,两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计,炮弹可视为一质量为m、电阻为R的导体棒ab,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场,不计电容器放电电流引起的磁场影响。
(1)求电容器充电结束后所带的电荷量Q;
(2)请在图乙中画出电容器两极间电势差u随电荷量q变化的
图像。类比直线运动中由
图像求位移的方法,求两极间电压为U时电容器所储存的电能
;
(3)开关由1拨到2后,电容器中储存的电能部分转化为炮弹的动能。从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便,可认为导体棒ab中的自由电荷为正电荷。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请结合图丙分析说明其原理。
(1)求电容器充电结束后所带的电荷量Q;
(2)请在图乙中画出电容器两极间电势差u随电荷量q变化的
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(3)开关由1拨到2后,电容器中储存的电能部分转化为炮弹的动能。从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便,可认为导体棒ab中的自由电荷为正电荷。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请结合图丙分析说明其原理。
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2023届北京市房山区高三上学期一模物理试题(已下线)北京市普通高中学业水平选择性考试物理压轴题汇编(已下线)专题23 电学计算(二)-学易金卷:3年(2021-2023)高考物理真题和1年模拟分项汇编(北京专用)
更新时间:2023-04-11 23:16:08
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(0.4)
名校
【推荐1】如图,一质量为m的物体B固定在轻弹簧上,弹簧下端固定在水平桌面上,弹簧原长为L0; B静止时,弹簧压缩量为x1;在B上再轻放一质量为2m的物体A,A、B静止后,弹簧的弹性势能为E1;此后在A上施加一竖直向下的力,使弹簧再缓慢缩短x2,这时弹簧的弹性势能为E2.撤去向下的作用力,A、B一起向上运动.(已知重力加速度为g,取弹簧原长时的弹性势能为零)求:
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(1)A、B一起向上运动过程中的最大速度?
(2)A、B刚分离时的速度多大?
(3)在A、B脱离后,物体A还能上升的最大距离?
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(1)A、B一起向上运动过程中的最大速度?
(2)A、B刚分离时的速度多大?
(3)在A、B脱离后,物体A还能上升的最大距离?
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,内壁光滑的直圆筒固定在水平地面上,一轻质弹簧一端固定在直圆筒的底端,其上端自然状态下位于O点处.将一质量为m、直径略小于直圆筒的小球A缓慢的放在弹簧上端,其静止时弹簧的压缩量为x0.现将一与小球A直径等大的小球B从距A小球3x0的P处释放,小球B与小球A碰撞后立即粘连在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,并恰能回到O点.已知两小球均可视为质点,弹簧的弹性势能为
kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量.求:
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)小球B的质量mB;
(3)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值vm.
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(1)弹簧的劲度系数k;
(2)小球B的质量mB;
(3)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值vm.
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(0.4)
【推荐3】如图所示,一质量为1kg的小物块从半径为0.8m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A点由静止开始下滑,A点和圆弧对应的圆心O点等高,小物块从B点离开后水平抛出,恰好能从C点沿CD方向滑上以10m/s的速度沿逆时针方向匀速转动的传送带。已知传送带长27.75m,倾角为θ等于37°,传送带与物块之间的动摩擦因数为0.5(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)。求:
(1)小物块在圆弧轨道最低点B对轨道的压力大小;
(2)B点到水平线MN的高度h;
(3)小物块从传送带顶端C运动到底端D的过程中因摩擦而产生的热量。
(1)小物块在圆弧轨道最低点B对轨道的压力大小;
(2)B点到水平线MN的高度h;
(3)小物块从传送带顶端C运动到底端D的过程中因摩擦而产生的热量。
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(0.4)
【推荐1】“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为
。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度
。“电磁炮”弹体总质量
,其中弹体在轨道间的电阻
。可控电源的内阻
,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是
,不计空气阻力。求:
(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。
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(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。
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(0.4)
【推荐2】电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮原理示意图如图所示,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场(图中未画出),炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。
(1)判断直流电源的正极在a端还是b端?
(2)求MN刚开始运动时加速度的大小:
(3)求MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q。
(1)判断直流电源的正极在a端还是b端?
(2)求MN刚开始运动时加速度的大小:
(3)求MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q。
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(0.4)
名校
【推荐3】电磁炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的,其原理示意图如图所示,假设图中直流电源电动势为E=35V,电容器的电容为C=2F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m,电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5Ω的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电;然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场,MN开始向右加速运动,经过一段时间后回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:
(1)直流电源的a端为正极还是负极;
(2)MN离开导轨时的最大速度的大小;
(3)已知电容器储藏的电场能为
,导体棒从开始运动到离开轨道的过程中,导体棒上产生的焦耳热的大小。(电磁辐射可以忽略)
(1)直流电源的a端为正极还是负极;
(2)MN离开导轨时的最大速度的大小;
(3)已知电容器储藏的电场能为
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在半径为R的半圆形区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁场强弱可以改变,直径PQ处放有一层极薄的粒子接收板。放射源S放出的α粒子向纸面内各个方向均匀发射,速度大小均为v。已知α粒子质量为m,电荷量为q:
(1)若
,放射源S位于圆心O点正上方的圆弧上,试求粒子接收板能接收到粒子的长度;
(2)若
,把放射源从Q点沿圆弧逐渐移到P点的过程中,求放射源在圆弧上什么范围移动时,O点能接收到α粒子;
(3)若
,把放射源从Q点沿圆弧逐渐移到P点的过程中,求放射源在圆弧上
什么范围移动时,直径上位于O点右侧
距离的O'点能接收到α粒子。
(1)若
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(2)若
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(3)若
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(0.4)
【推荐2】利用电场偏转作用可测定电子比荷。实验装置如图所示,真空玻璃管内,阴极K发出的电子经其与阳极A之间的高电压加速后,形成一束电子流,沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点;若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则电子打在荧光屏上产生的光点又回到O点。已知极板的长度为l,极板右端到荧光屏的距离为L,C、D间的距离为d,电压为U,P点到O点的距离为y。求电子的比荷。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/28/2667703573954560/2667784675237888/STEM/ecbd3fb1-09d5-4191-8b56-84630c6e87f6.png)
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(0.4)
名校
【推荐3】磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。
(1)早期磁学的研究认为磁性源于磁荷,即磁铁N极上聚集着正磁荷,S极上聚集着负磁荷(磁荷与我们熟悉的电荷相对应)。类似两电荷间的电场力,米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力
,其中p1和p2表示两点磁荷的磁荷量,r是真空中两点磁荷间的距离,Km为常量。
请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义;并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中,距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。
(2)安培分子电流假说开启了近代磁学,认为磁性源于运动的电荷,科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论:半径为Rx、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为
,其中Kn为已知常量。
a.设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r,电子质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。
b.有人用电流观点解释地磁成因:在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群,转动的角速度为ω,该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示,为简化问题,假设古登堡面的半径为R,电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内,且d
R。试证明:此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B2 ∝ω 。
(1)早期磁学的研究认为磁性源于磁荷,即磁铁N极上聚集着正磁荷,S极上聚集着负磁荷(磁荷与我们熟悉的电荷相对应)。类似两电荷间的电场力,米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2bc96f4bb469221360cd9b07c81d6b62.png)
请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义;并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中,距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。
(2)安培分子电流假说开启了近代磁学,认为磁性源于运动的电荷,科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论:半径为Rx、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为
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a.设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r,电子质量为m,电荷量为e,静电力常量为k,求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。
b.有人用电流观点解释地磁成因:在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群,转动的角速度为ω,该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示,为简化问题,假设古登堡面的半径为R,电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内,且d
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/1/10/2374301240336384/2375045215797248/STEM/6c950ce5-bd7f-4885-a4cd-5ea90d5f2bf8.png?resizew=395)
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