高二物理计算题.docx

高二物理计算题.docx

《高二物理计算题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理计算题.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高二物理计算题

高二物理计算题

18、（10分）有一静止电子经过电压U0加速后，从电压为U的平行金属板正中央射入，该两极板间距为d，电子刚好能射出平行金属板。

电子的质量为m，不计重力，电量为e。

求：

（1）电子经U0加速后进入平行金属板间的初速度v0为多少？

（2）平行金属板的长度？

18．（10分）

解：

（1）电子经过电压U0加速，根据动能定理，

有：

eU0＝mv02（2分）　　　　　解得v0＝（1分）

（2）电子在电压为U的平行金属板间作类平抛运动，

运动时间t＝　（1分）

加速度a　＝＝　（2分）

　　电子在竖直方向上的位移y＝　at2　（1分）

∵电子刚好能穿出电场，∴有y＝　（1分）

解以上方程，得　L＝d（2分）

19.（10分）如图所示，轨道ABC位于竖直平面内，AB段光滑，BC段粗糙。

AB段为半径为R的圆弧，A点与圆心O等高，BC段水平。

轨道处在竖直向下的匀强电场中，电场强度为E。

质量为m，带电量为+q的小球从A点由静止下滑，经过B点后又滑行L后停下，求：

（1）小球滑到B点时的速度大小；

（2）小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小；

（3）BC段的动摩擦因素μ为多少。

19.（10分）解：

（1）小球从A点滑到B点由动能定理得：

（2分）

解得 （1分）

（2）设小球在B点受到轨道支持力为,有（2分）

解得（1分）

 根据牛顿第三定律知，小球对轨道的压力（1分）

（3）小球从滑下到最后停止，由动能定理得：

 （2分） 

解得 （1分）

16.（12分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的1/4圆环，轨道的水平部分与半圆环相切。

A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为的小球，放在A点由静止释放后，求：

（g=10m/s2）

（1）小球到达C点的速度大小

（2）小球在C点时，轨道受到的压力大小

16.（12分）

（1）（5分）从A→C，由动能定理得：

（3分）

解得：

（2分）

（2）（7分）在C处，设小球受轨道的支持力为，由牛顿第二定律：

（3分）

解得：

（2分）

根据牛顿第三定律，知：

轨道受到的压力大小也是3N（2分）

17.（12分）虚线MN下方有竖直向上的匀强电场，场强大小E=2×103V/m，MN上方有一竖直长为L=0.5m的轻质绝缘杆，杆的上下两端分别固定一带电小球A、B（可看成质点），质量均为m=0.01kg，A带电量为；B带电量，B到MN的距离h=0.05m。

现将杆由静止释放（g取10m/s2），求：

（1）小球B在匀强电场中，而A还未进入电场时，两小球的加速度大小。

（2）从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。

17.（12分）

（1）（4分）以A、B球以及杆做研究对象，由牛顿第二定律：

（2分）

解得：

（2分）

（2）（8分）B未进入电场前，系统做自由落体运动，时间记为

由（1分）

解得（1分）

B球进入电场瞬间的速度为（1分）

B球进入电场，至A球刚好进入，这段时间为

由运动学公式（2分）

解得（1分）

从开始运动，至A球刚好进入的时间为（2分）

18.如图所示，粗糙的绝缘水平面被竖直线PQ分为左、右两部分，左侧有范围足够大、方向水平向右的匀强电场，场强E=20N/C，有一个质量m=2kg、电量q=0.1C的正电滑块（可看作质点）静止在PQ线右侧某一位置。

现给滑块一个向左的初速度v0，并从此时刻开始计时，滑块前2s的运动图像如图所示，且2s末时滑块恰好运动到PQ线处。

假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，求：

（1）滑块初始位置到PQ线的距离s1

（2）滑块与水平面间的动摩擦因数

（3）滑块能到达左侧最远处到PQ线处的距离s2（4）滑块最终停在何处

18、

（1）

（2），，得

（3），得

（4），，则

，得s=0.75m，即滑块最终停留于PQ线右侧0.75m处

19.如图所示，平行板电容器竖直放置，两板间距离d=0.10m，左板带正电，右板带负电，电势差U=1.0×103V。

一个质量为m=0.2g、带电荷量为q=+1.0×10-7C的小球用长L=0.01m的绝缘细线悬挂于电容器内部的O点，将小球拉到细线呈水平伸直状态的位置A，然后无初速度释放，求：

（1）小球运动至O点正下方B点时，小球的速度大小和绳子拉力的大小（结果可用根号表示）

（2）假如小球运动到B处时，线突然断开，以后发现小球恰能通过B点正下方的C处，求B、C两点间的距离和小球运动至C点时的速度大小（结果可用根号表示）

19、

（1），，得

，得

（2），，，又，得

，得

17．（9分）如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，R1＝3Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.

（1）闭合开关S，求稳定后通过R1的电流；

（2）然后将开关S断开，求电容器两端的电压变化量和流过R1的总电荷量；

17．（8分）解析：

（1）稳定时，电路中的电流I＝＝1A（2分）

（2）S闭合，电路处于稳定状态时，电容器两端的电压

U＝IR2＝1×6V＝6V（2分）

断开后，电容器两端的电压为10V，所以ΔU＝4V（2分）

流过R1的总电荷量为ΔQ＝ΔUC＝1.2×10－4C（2分）

答案：

（1）1A　

（2）4V　1.2×10－4C　

18.（9分）如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q（q＞0）的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能．

18.（9分）解析：

质点所受电场力的大小为

F＝qE①

设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有

F＋Na＝m②

Nb－F＝m③

设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有

Eka＝mv④

Ekb＝mv⑤

根据动能定理有

Ekb－Eka＝2rF⑥

联立①②③④⑤⑥式得

E＝（Nb－Na）⑦

Eka＝（Nb＋5Na）⑧

Ekb＝（5Nb＋Na）．⑨

答案：

（Nb－Na）　（Nb＋5Na）　（5Nb＋Na）

（每式1分，共9分）

19.（14分）如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg、带电荷量为q＝＋2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场（以水平向右为正方向，g取10m/s2），求：

（1）23s内小物块的位移大小；

（2）23s内电场力对小物块所做的功．

19.（15分）

解析：

（1）0～2s内小物块的加速度a1＝＝2m/s2，（2分）

位移x1＝a1t＝4m.（1分）

2s末小物块的速度为v2＝a1t2＝4m/s.（1分）

2～4s内小物块的加速度a2＝＝－2m/s2，（2分）

位移x2＝x1＝4m．4s末的速度为v4＝0.（1分）

因此小物块做周期为4s的变速运动，第22s末的速度为v22＝4m/s，第23s末的速度为v23＝v22＋a2（t23－t22）＝2m/s，第23s内的位移x23＝v22（t23－t22）＋a2（t23－t22）2＝3m.（3分）

所求位移为x＝x1＋x23＝47m.（2分）

（2）23s内，设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理有：

W－μmgx＝mv，（2分）

解得W＝9.8J.（1分）

答案：

（1）47m　

（2）9.8J

19、（10分）如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5m，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B＝2T。

垂直于导轨放置的ab棒中点系水平细线，线跨过光滑定滑轮挂上G=3N的物块。

已知ab棒与导轨间的最大静摩擦力为2N，电源的电动势E＝10V；内阻r＝1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计，细线质量不计，ab棒始终静止在导轨上。

求：

（1）判定磁感应强度B的方向并说明依据。

（2）求滑动变阻器R的可能值。

19．（10分）解：

（1）根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左，根据左手定则，磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上。

（依据1分，结论1分，共2分）

（2）滑动变阻器R取最大值时，流过ab棒电流最小，安培力最小，最大静摩擦力向左，

有F安+f=G（1分）且（1分）

所以（1分）解得R=9Ω（1分）

当滑动变阻器R取最小值时，流过ab棒电流最大，安培力最大，最大静摩擦力向右，

有F安=G+f（1分）即（1分）解得R=1Ω（1分）

ab棒始终静止在轨道上，滑动变阻器R的可能取值在1Ω至9Ω之间均可。

（1分）

20、（12分）如图所示的平面直角坐标系xoy，在第一象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第四象限的正三角形区域内有匀强磁场，方向垂直于xoy平面向里，正三角形边长为L，且边与y轴平行。

一质量为、电荷量为q的粒子，从y轴上的p点（坐标0,h），以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a点（2h,0）进入第四象限，经过磁场后又从y轴上的某点进入第三象限，且速度与y轴负方向

成45°角，不计粒子所受的重力。

求：

（1）电场强度E的大小；

（2）粒子到达点时速度的大小和方向；

（3）区域内磁场的磁感应强度的最小值。

20、（12分）解：

（1）设粒子在电场中运动的时间为t，则有

----------1分

----------1分

--------------1分

联立以上各式可得-------2分

（2）粒子到达a点时沿负y方向的分速度为

----------1分

所以-----------1分

方向与x轴正方向成450角-----------1分

（3）粒子在磁场中运动时，有-------------1分

当粒子从b点射出时，半径最大，磁场的磁感应强度有最小值，此时由图有：

（画图给1分）

------------1分

所以---------------1分

16．如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子（质量为m、电荷量为e）以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中，求：

（1）确定大致的圆心位置，并用圆规画出轨迹；

（2）电子从磁场中射出时距O点多远；

（3）电子在磁场中运动的时间为多少．

16．解：

（1）如图（2分）

（图形明显没用圆规作图不给分）

（2）对电子在做圆周运动的过程中，设半径为r，有

（2分）

所以：

（1分）

根据几何关系可解得圆心角为60°，则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径为.（1分）

（3）电子在磁场中的运动周期T为（2分）

运动的时间为（1分）

所以（1分）

18．如图（a）所示，足够长的光滑导轨的宽度为L＝0.40m，电阻忽略不计，其