高二物理暑假作业电磁学经典题(附详解答案)

学习必备欢迎下载高二暑假物理作业（电磁学部分常考点复习）班级：姓名：1.匝数为Ｎ、面积为Ｓ、总电阻为Ｒ的矩形闭合线圈，在磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中按如图3－95所示方向（俯视逆时针）以角速度ω绕轴ＯＯ′匀速转动．ｔ=0时线圈平面与磁感线垂直，规定ａｄｃｂａ的方向为电流的正方向．求：（1）线圈转动过程中感应电动势瞬时值的表达式．（2）线圈从图示位置开始到转过90°的过程中的平均电动势．（3）线圈转到与图示位置成60°角时的瞬时电流．（4）线圈转动一周过程中外力做的功．第一 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 图所示为测量某种离子的荷质比的装置．让中性气体分子进入电离室Ａ，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝Ｓ１进入加速电场被加速，然后让离子从缝Ｓ２垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的Ｐ点．已知加速电压为Ｕ，磁场的磁感应强度为Ｂ，缝Ｓ２与Ｐ之间的距离为ａ，离子从缝Ｓ１进入电场时的速度不计，求该离子的荷质比ｑ/ｍ．第二题图在如图3－97所示，以Ｏ点为圆心，以ｒ为半径的圆与坐标轴交点分别为ａ、ｂ、ｃ、ｄ，空间有一与ｘ轴正方向相同的匀强电场，同时，在Ｏ点固定一个电量为+Ｑ的点电荷．如果把一个带电量为-ｑ的检验电荷放在ｃ点，恰好平衡，求：（1）匀强电场的场强大小Ｅ为多少?（2）ａ、ｄ点的合场强大小各为多少?3）如果把Ｏ点的正点电荷＋Ｑ移走，把点电荷-ｑ从ｃ点沿ｘ轴移到ａ点，求电场力做的功及点ｃ、ａ两点间的电势差．第三题图如图3－105所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为Ｂ的匀强磁场，区域Ⅰ磁场方向垂直斜面向下，区域Ⅱ磁场方向垂直斜面向上，磁场宽度均为Ｌ，一个质量为ｍ、电阻为Ｒ、边长也为Ｌ的正方形线框，由静止开始下滑，沿斜面滑行一段距离后ａｂ边刚越过ｅｅ′进入磁场区域Ⅰ时，恰好做匀速直线运动，若当ａｂ边到达ｇｇ′与ｆｆ′的中间位置时，线框又恰好做匀速直线运动，求：1）当ａｂ边刚越过ｅｅ′进入磁场区域Ⅰ时做匀速直线运动的速度ｖ；2）当ａｂ边刚越过ｆｆ′进入磁场区域Ⅱ时，线框的加速度ａ；3）线框从ａｂ边开始进入磁场Ⅰ至ａｂ边到达ｇｇ′与ｆｆ′的中间位置的过程产生的热量Ｑ．第四题图5.如图3－108甲所示，ｘ轴上方为一垂直于平面ｘＯｙ向里的匀强磁场，磁感应强度为Ｂ，ｘ轴下方为方向平行于ｘ轴，但大小一定（假设为Ｅ０）、方向作周期性变化的电场．在坐标为（Ｒ，Ｒ）的Ａ点和第四象限中某点各放置一个质量为ｍ，电量为ｑ的正点电荷Ｐ和Ｑ，Ｐ、Ｑ的重力及它们之间的相互作用力均不计，现使Ｐ在匀强磁场中开始做半径为Ｒ的匀速圆周运动，同时释放Ｑ，要使两电荷总是以相同的速度同时通过ｙ轴，求：1）场强Ｅ0的大小及方向变化的周期；2）在如图乙所示的Ｅ－ｔ图中作出该电场的变化图象（以释放电荷Ｐ时为初始时刻，ｘ轴正方向作为场强的正方向），要求至少画出两个周期的图象．学习必备欢迎下载第五题图如图所示，理想变压器原线圈中输入电压Ｕ１＝3300Ｖ，副线圈两端电压Ｕ２为220Ｖ，输出端连有完全相同的两个灯泡Ｌ１和Ｌ２，绕过铁芯的导线所接的电压表Ｖ的示数Ｕ＝2Ｖ，求：1）原线圈ｎ１等于多少匝?2）当开关Ｓ断开时，表Ａ２的示数Ｉ２＝5Ａ，则表Ａ１的示数Ｉ１为多少?（3）当开关Ｓ闭合时，表Ａ１的示数Ｉ１′等于多少?第六题图7．在真空室内，速度为ｖ=6.4×10７ｍ／ｓ的电子束连续地沿两平行导体极板的中心线射入，如－3图3－113所示，极板长Ｌ＝8．0×10－2ｍ，两极板间的距离ｄ=5．0×10ｍ，两极板不带电时，电子束将沿中心线射出极板．今在两极板间加上50Ｈｚ的交变电压ｕ＝Ｕ０ｓｉｎ100πｔ（Ｖ），发现有时有电子从两极板之间射出，有时则无电子从两极板间射出．若有电子射出的时间间隔与无电子射出的时间间隔之比为ｔ１／ｔ２＝2∶1，则所加的交变电压的最大值Ｕ０为多大?（已知电子的质量为ｍ=9.1×10－31ｋｇ，电量为ｅ=1．6×10－19第七题图Ｃ）8.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω，已知感应电动势的最大值εm＝nωφm，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。A9.如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m，带B电量为－q的有孔小球从杆上A点无初速下滑，已知AB=h，小球滑到B点时速度大小为3gh，求：Q（1）小球从A到B过程中电场力做的功.（2）A、C两点电势差.C第九题图如图所示的正方形盒子开有a、b、c三个微孔，盒内有垂直纸面向里的匀强磁场．一束速率不同的带电粒子（质量、电量均相同，不计重力）从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有粒子射出，试 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 下列问题：(1)判断粒子的电性；(2)从b孔和c孔射出的粒子速率之比v；1：v2(3)它们在盒内运动时间之比为t1：t2．aBbc第十题图学习必备欢迎下载11.如图所示，有一带电粒子（不计重力）紧贴A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿轨迹①从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹②落到B板中间．设两次射入电场的水平速度相同，试求：两次的电压之比U1：U2．第十一题图12.如图所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R=5Ω的电阻，导轨相距为L=0.2m．其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B=5T．质量为m=1kg的导体棒MCCD垂直于导轨放置并接触良好，其长度恰好也为L，电阻也为R．用平行于MN的恒力F向右拉动NRCD，CD棒与导轨间的动摩擦因数为0.2．已知CD棒运动中能达到的最大速度vm=10m/s，重力加速度g取10m/s2．试求：ODP(1)恒力F的大小；B(2)当CD达到最大速度时，电阻R消耗的电功率．第十二题图13.如图所示，MN为金属杆，在竖直平面内贴着光滑金属导轨下滑，导轨的间距l=10cm，导轨上端接有电阻R=0.5Ω，导轨与金属杆电阻不计，整个装置处于B=0.5T的水平匀强磁场中．若杆稳定下落时，每秒钟有0.02J的重力势能转化为电能，则求MN杆的下落速度第十三题图14.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置。两导轨间距为L0，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由b向a方向看到的装置如图9-14，在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；2）在加速下滑时，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。第十四题图15.如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd，其边长为L，总电阻为R，放在磁感应强度为B．方向竖直向下的匀强磁场的左边，图中虚线MN为磁场的左边界。线框在大小为F的恒力作用下向右运动，其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时，它恰好做匀速运动。在线框进入磁场的过程中，（1）线框的ab边产生的感应电动势的大小为E为多少？（2）求线框a、b两点的电势差。（3）求线框中产生的焦耳热。第十五题图学习必备欢迎下载详解答案1.解：（1）ｅ＝ＮＢＳωｓｉｎωｔ．（2）平均＝ΔΦ／ｔ＝2ＮＢＳω／π．（3）线圈转过60°时ｉ＝ｅ／Ｒ＝ＮＢＳωｓｉｎ60°／Ｒ＝（／2）ＮＢＳω／Ｒ．（4）电动势的有效值为Ｅ＝Ｅｍ／＝ＮＢＳω／，转动一周的电功为Ｗ＝Ｐｔ＝Ｅ２Ｔ／Ｒ＝πＮ２Ｂ２Ｓ２ω／Ｒ．根据能量守恒定律，线圈匀速转动一周外力做的功等于电功2.从轨迹可知离子带正电．设它进入磁场时速度为ｖ，在电场中加速，有ｑＵ＝（1／2）ｍｖ２，在磁场中偏转，有ｑｖＢ＝ｍｖ２／ｒ，又ｒ＝ａ／2，由这三个式子解得ｑ／ｍ＝8Ｕ／Ｂ２ａ２．3.解：（1）点电荷－ｑ在ｃ点受力平衡，则有ｋＱｑ／ｒ2＝ｑＥ，Ｅ＝ｋＱ／ｒ２．（2）在ａ点的合场强大小为Ｅａ＝ＥＱ＋Ｅ＝（ｋＱ／ｒ２）＋（ｋＱ／ｒ２）＝2ｋＱ／ｒ２．ｄ点的合场强为点电荷＋Ｑ和匀强电场的矢量叠加，有Ｅｄ＝＝Ｅ＝ｋＱ／ｒ2．3）电场力做功Ｗ＝－ｑＥ·2ｒ＝－2ｋＱｑ／ｒ，Ｕｃａ＝｜Ｗ｜／ｑ＝2ｑＥｒ／ｑ＝2ｋＱ／ｒ．4.解：（1）ａｂ边刚越过ｅｅ′即做匀速直线运动，线框所受合力为零．则ｍｇｓｉｎθ＝ＢＩＬ，Ｉ＝Ｅ／Ｒ，Ｅ＝ＢＬｖ，解之得ｖ＝ｍｇＲｓｉｎθ／Ｂ２Ｌ２．2）当ａｂ边刚越过ｆｆ′时，线框回路中的总感应电动势为Ｅ′＝2ＢＬｖ，此时线框的加速度为ａ＝（Ｆ′／ｍ）－ｇｓｉｎθ＝2Ｂ（Ｅ′／ｍＲ）Ｌ－ｇｓｉｎθ＝3ｇｓｉｎθ，（3）设线框再做匀速运动的速度为ｖ′，则ｍｇｓｉｎθ＝2Ｂ·（2ＢＬｖ′／Ｒ）Ｌ，ｖ′＝ｍｇＲｓｉｎ２２θ／4ＢＬ＝（1／4）ｖ，由能量守恒定律，得Ｑ＝ｍｇ·（3／2）Ｌｓｉｎθ＋（1／2）ｍｖ２－（1／2）ｍｖ′２＝（3／2）ｍｇＬｓｉｎθ＋（15／32）（ｍ３ｇ２Ｒ２ｓｉｎ２θ／Ｂ４Ｌ４）．5.解：（1）因电荷Q只能垂直于ｙ轴运动，要使Ｐ、Ｑ始终以相同的速度同时通过ｙ轴，则Ｐ一定是做以坐标（0，Ｒ）为圆心的匀速圆周运动，且通过ｙ轴的速度大小为ｖ＝ＢｑＲ／ｍ，圆周运动的周期为Ｔ０＝2πｍ／Ｂｑ．因电荷Ｐ从Ａ点出发第一次到达ｙ轴所需的时间为０／4＝（1／4）·2πｍ／Ｂｑ＝πｍ／2Ｂｑ，Q必须在电场力的作用下加速至ｙ轴且速度大小为ｖ，所以０／4＝（ｑＥ０／ｍ）·πｍ／2Ｂｑ，即Ｅ０＝2Ｂｖ／π＝2Ｂ2ｑＲ／πｍ．０／2的时间后第二次向右通过ｙ轴，速度的大小仍为ｖ，则由运动学的特征可知，Ｑ在第一次过ｙ轴后，必须先经Ｔ０／4的时间做减速运动至速度为零，然后再经Ｔ０／4的时间反向加速至ｙ轴速度达到ｖ，才能保证Ｑ第二次与Ｐ以相同的速度ｖ过ｙ轴，在这段时间内，电场的方向始终向右．此后，电场又必须改变方向，学习必备欢迎下载直至Ｐ再次过ｙ轴，依此类推，电场方向改变的周期应与Ｐ做圆周运动的周期相同，即Ｔ＝Ｔ０＝2πｍ／Ｂｑ．2）Ｅ－ｔ图象如图所示．6.解：（1）由电压与变压器匝数的关系可得Ｕ１／ｎ１＝Ｕ２／ｎ２，ｎ１＝1650匝．2）当开关Ｓ断开时，有Ｕ１Ｉ１＝Ｕ２Ｉ２，Ｉ１＝Ｕ２Ｉ２／Ｕ１＝（1／3）Ａ．3）当开关Ｓ断开时，有ＲＬ＝Ｕ２／Ｉ２＝44Ω，当开关Ｓ闭合时，设副线圈总电阻为Ｒ′，有Ｒ′＝ＲＬ／2＝22Ω，副线圈中的总电流为Ｉ２′，则Ｉ２′＝Ｕ２／Ｒ′＝10Ａ，由Ｕ１Ｉ１′＝Ｕ２Ｉ２′可知Ｉ１′＝Ｕ２Ｉ２′／Ｕ１＝（2／3）Ａ．7.解：由于电子通过平行极板的时间Ｌ/ｖ＝1．25×10－9ｓ远比交变电压的周期2×10－2ｓ小得多，故在电子通过极板的过程中，两极板间的电压可视为不变，但对不同时刻射入的电子而言，两极板间的电压是不同的．射入两平行极板间的电子的运动类似于抛体运动：沿极板方向电子做匀速直线运动，设电子通过平行极板的时间为ｔ，则ｔ＝Ｌ/ｖ，ｄ／2＝（1／2）ａｃｔ2，ｃ＝ｍｖ２ｄ２／ｅＬ２＝91Ｖ．U小于Ｕｃ＝91Ｖ时，电子能通过平行极板；而当两极板间的电压Ｕ大于Ｕｃ＝91Ｖ时，电子就打在极板上，不能通过平行极板．由于加在两极板间的电压是交变电压ｕ＝Ｕ０ｓｉｎ100πｔ（Ｖ），所以在同一个周期内，电子能从平行极板射出的时间ｔ１就是电压Ｕ小于Ｕｃ＝91Ｖ的时间，电子不能从平行极板射出的时间ｔ１就是电压Ｕ大于Ｕｃ＝91Ｖ的时间，而且ｔ１＋ｔ２＝Ｔ，这样，根据题给条件ｔ１/ｔ２＝2∶1，得ｔ１＝2Ｔ/3，ｔ２＝Ｔ/3，即在如图31所示的ｕ＝Ｕ０ｓｉｎ100πｔ（Ｖ）图线上，斜线部分的时间是电子能通过平行极板的时间，可以看出．ｃ＝Ｕ０ｓｉｎ100π（Ｔ／6）（Ｖ）1／50）ｓ，Ｕｃ＝91Ｖ代入，解得所加的交变电压的最大值Ｕ０为Ｕ０＝91／（ｓｉｎπ／3）＝＝105Ｖ．8.解：由图可知磁通量最大值φm为：φm＝1.0×10－2Wb，且ω＝2T则感应电动势的最大值εm为：εm＝nωφm＝200V则电流表读数I为：I＝m＝200＝1.4A2R总2（95＋5）9．解：(1)设小球由A到B电场力所做的功为W，由动能定理得=1201mghmvBABmghmgh+W得W＝ABAB222q(2)由于B、C在以Q为圆心的圆周上，所以BCaU=UB1mgh①②∵WAB=WAC∴WAC＝qUACUAC=2bqc10.解：依题意可得粒子的运动轨迹，如右图所示．结合运动轨迹，根据左手定则可知粒子带负电．由Bqvmv2得rmv又由运动轨迹知r1=2r2则v1：v2=1:2rBq2r得T2m又由运动轨迹知t1=T/2t2=T/4则t1：t2=2：1由TvBq学习必备欢迎下载11解：对轨迹①分析水平方向：Lv0t1竖直方向：d1a1t12a1E1q/mE1U1/d22对轨迹②分析水平方向：L/2v0t2竖直方向：d1a2t22a2E2q/mE2U2/d2=1：8．2综上1：UUCD棒达到最大速度时应处于平衡MC12．解：依题意状态．NR则F=f+F安⋯⋯1′f=μmgF安=BIL⋯⋯1′I=/2OPERDE=BLv⋯⋯1′P=I2·RB综上F=3N⋯⋯2′P=5W13．IEBLv.mg=I2Rtv=2m/sRR14(1)如图9-13重力mg，竖直下支撑力N，垂直斜面向上图9-13安培力F，沿斜面向上(2)当ab杆速度为v时，感应电动势EBLv，此时电路中电流IEBLvab杆受到安培力FBILB2L2vRRR根据牛顿运动定律，有mamgFmgsinB2L2vagainB2L2vRmR(3)当a=0时，即gainB2L2vvmmgRsin时，杆达到最大速度mB2L2mR15.解析：（1）E=BLv0（2）a、b两点的电势差相当于电源的外电压∴UabEIrabBLv0R3BLv0R4BLv04（3）解法一：由于线圈在恒力F作用下匀速进入磁场区，恒力F所做的功等于线圈中产生的焦耳热，所以线圈中产生的热量为Q==WFL解法二：线圈进入磁场区域时产生的感应电动势为E=BLv0电路中的总电功率为PE2线圈中产生的热量QPtPL联解可Rv0得：QB2L3v0R