2022年高考物理大二輪復習 題型限時專練12 計算題(四)

2022年高考物理大二輪復習 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，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，金屬桿右側存在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域現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時金屬桿的速度最大，設此時的電流為I，則FF安F安BIlIEBlv0聯立解得F(2)設金屬桿達到最大速度時，電阻R的熱功率為P，則PI2R聯立解得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1×108 C/kg的正離子，離子逸出時的速度不計，經板間電場加速后，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存在大小為B(未知)、方向垂直紙面向外的勻強磁場(未畫出)在P板右側相距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qUmv2得，v vm 1×106 m/s根據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結合rmax得B0.2 T欲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轉動多大角度，總有某個離子運動的軌跡圓和MM相切，假設切點為N，如圖3所示，根據幾何關系，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，根據幾何關系分析可得，當MM轉至虛線位置時，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