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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習 題型限時專練12 計算題(四)24. (2018貴州普通高中監(jiān)測)如圖所示,兩光滑平行金屬導軌置于水平面(紙面)內(nèi),軌道間距為l,左端連有阻值為R的電阻一金屬桿置于導軌上,金屬桿右側(cè)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域現(xiàn)對金屬桿施加一水平向右的恒力,使其進入磁場區(qū)域做初速度為零的變加速直線運動,到達圖中虛線位置(仍在磁場中)時速度達到最大,最大值為v0,金屬桿與導軌始終保持垂直且接觸良好除左端所連電阻外,其他電阻忽略不計求:(1)對金屬桿施加的水平向右恒力F的大??;(2)金屬桿達到最大速度時,電阻R的熱功率解析(1)當安培力大小等于水平恒力F時金屬桿
2、的速度最大,設(shè)此時的電流為I,則FF安F安BIlIEBlv0聯(lián)立解得F(2)設(shè)金屬桿達到最大速度時,電阻R的熱功率為P,則PI2R聯(lián)立解得P答案(1)(2)25(2018安徽省百所高中一模)P、P是平行板電容器的兩極板,如圖甲所示,P接電源正極,P接電源負極,兩極板間電壓變化如圖乙所示O處有一離子源,能不斷逸出比荷為1108 C/kg的正離子,離子逸出時的速度不計,經(jīng)板間電場加速后,沿虛線OO穿過平行板電容器,從O處射出(離子在加速過程中可認為板間電壓不變)已知平行板電容器極板長為0.1 m,O、O分別是P、P兩極板的中點平行板電容器右側(cè)存在大小為B(未知)、方向垂直紙面向外的勻強磁場(未畫出
3、)在P板右側(cè)相距L0.05 m處有一熒光屏MM,M點與O點等高,MM長 m,M端固定在鉸鏈上,MM可繞M點在圖示位置與虛線位置之間轉(zhuǎn)動(1)當MM處于豎直位置時,欲使所有離子均不能打在MM上,求磁感應(yīng)強度B的取值范圍(2)若B0.2 T,則當MM從圖示豎直位置沿M點順時針轉(zhuǎn)動多大角度時,熒光屏上的發(fā)光長度最大?最大長度是多少?解析(1)離子在電場中運動的過程中,根據(jù)qUmv2得,v vm 1106 m/s根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有qvB,得r,可知速度越大,離子在磁場中做圓周運動的半徑也越大,假設(shè)出射速度最大的離子剛好不能擊中MM,如圖1所示則rmaxL0.05 m結(jié)合rmax得B0.2 T欲
4、使所有離子均不能打在MM上,則B0.2 T(2)離子從O點射出時,速度大小不同,但方向均垂直于平行板向右,這些離子在磁場中做圓周運動的軌跡圓相切于O點,如圖2所示,不管MM轉(zhuǎn)動多大角度,總有某個離子運動的軌跡圓和MM相切,假設(shè)切點為N,如圖3所示,根據(jù)幾何關(guān)系,恒有MNOML,N點是所有離子中能擊中MM上的最遠位置,故所有離子中能擊中MM的最遠點與M點的距離為L如圖4所示,根據(jù)幾何關(guān)系分析可得,當MM轉(zhuǎn)至虛線位置時,速度最大的離子擊中MM的位置是所有離子中能擊中MM且與M點最近的位置,設(shè)該擊中點為N,由于此時OMM45,即速度偏向角為45,故此時離子垂直擊中MM,MNL0.05 m則MM的發(fā)光長度NNMNMNL m答案(1)B0.2 T(2)45 m