高三物理高考第一轮专题复习电磁场含答案详解文档格式.docx
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直角坐标系。
一细束质量为m、电荷为q的带电粒子以相同的初速度
v0从O’点沿O’O方向射入电场区域。
粒子的重力和粒子间的相互作
用都可忽略不计。
（1若再在MN左侧空间加一个匀强磁场,使得荧光屏上的亮
点恰好位于原点O处,求这个磁场的磁感强度的大小和方向。
（2如果磁感强度的大小保持不变,但把方向变为与电场方向相
同,则荧光屏上的亮点位于图中A点处,已知A点的纵坐标l
y
3
求它的横坐标的数值。
空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。
左侧匀强电场E、方向水平向右,电场宽度为L;
中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。
一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。
求:
（1中间磁场区域的宽度d;
（2带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。
l
O
甲乙
第3页
第4页
甲
乙
如下图所示,PR是一块长为L=4m的绝缘平板,固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂直于纸面向里的匀强磁场B,一个质量为0.1Kg,带电量为0.5C的物体,从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右作匀加速直线运动,进入磁场后恰能作匀速运动,当物体碰到板R端竖直绝缘挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C点,PC=
4
L
物体与平板间的动摩擦因数μ=0.4,（g=10m/s2求:
（1判断物体带正电还是带负电以及电场强度E的方向（说明理由;
（2物体与挡板碰撞后的速度V2和磁感应强度B的大小;
（3物体与挡板碰撞前的速度V1和电场强度E的大小。
L,足够长,在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd,它们的质量分别为2m、m,电阻阻值均为R（金属导轨及导线的电阻均可忽略不计,整个装置处在磁感
应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。
（1现把金属棒ab锁定在导轨的左端,如图甲,对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F,使金属棒cd向右沿导轨运动,当金属棒cd的运动状态稳定时,金属棒cd的运动速度是多大?
此时拉力F瞬时功率多大?
（2若当金属棒cd的速度为最大速度的一半时,金属棒cd的加速度多大?
（3若对金属棒ab解除锁定,如图乙,使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0,当它们的运动状态达到稳定的过程中,流过金属棒ab的电量q是多少?
整个过程中ab和cd相对运动的位移
s是多大?
整个过程中回路中产生的焦耳热Q是多少?
第5页
MN、PQ相距l,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场,磁感强度为B。
一质量为m,电阻为r的导体棒ab,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。
现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由静止开始运动,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计。
（1棒ab在离开磁场右边界时的速度;
（2棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能;
（3试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。
如图12所示,两互相平行的水平金属导轨MN、PQ放在竖直平面内,相距为L=0.4m,左端接平行板电容器,板间距离为d=0.2m,右端接滑动变阻器R（R的最大阻值为2Ω,整个空间有水平匀强磁场,磁感应强度为B=10T,方向垂直于导轨所在平面。
导体棒CD与导轨接触良好,棒的电阻为r=1Ω,其它电阻及摩擦均不计,现用与导轨平行的大小为F=2N的恒力作用,使棒从静止开始运动,取g=10m/s2。
（1导体棒处于稳定状态时,拉力的最大功率是多大?
（2导体棒处于稳定状态时,当滑动触头在滑动变阻器中点时,一带电小球从平行板电容器左侧沿两极板的正中间入射,在两极板间恰好做匀速直线运动;
当滑动触头在滑动变阻器最下端时,该带电小球以同样的方式和速度入射,在两极间恰好能做匀速圆周运动,求圆周的半径是多大?
如图1所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R。
在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直。
现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图2
是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度-时间图象,图像中坐标轴上所标出的字母均为已知量。
（1
金属框的边长;
（2磁场的磁感应强度;
（3金属线框在整个下落过程中所产生的热量。
1234
vN′MN
M′
c
d
图1
图2
第6页
MN、PQ相距l,其框架平面与水平面成θ角,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。
一质量为m、电阻为r的导体棒ab,垂直搁置于导轨上,与磁场上边界相距d0,现使它由静止开始运动,在棒ab离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计。
⑪棒ab在离开磁场下边界时的速度;
⑫棒ab通过磁场区的过程中整个电路所消耗的电能。
15甲所示,空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B。
边长为l的正方形金属框abcd（下简称方框放在光滑的水平地面上,其外侧套着一个与方框边长相同的U型金属框架MNPQ（下简称U型框,U型框与方框架之间接触良好且无摩擦。
两个金属框每条边的质量均为m,每条边的电阻均为r。
（1将方框固定不动,用力拉动U型框使它以速度v0垂直NP边向右匀速运动,当U型框的MQ端滑至方框的最右侧（如图所示时,方框上的bc两端的电势差为多大?
此时方框的热功率为多大?
（2若方框不固定,给U型框垂直NP边向右的初速度v0,如果U型框恰好不能与方框分离,则在这一过程中两框架上产生的总热量为多少?
（3若方框不固定,给U型框垂直NP边向右的初速度v（v>
v0,U型框最终将与方框分离。
如果从U型框和方框不再接触开始,经过时间t方框最右侧和U型框最左侧距离为s。
求两金属框分离时的速度各为多大?
图15甲
ab质量为100g,用绝缘细线悬挂后,恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨MN、PQ良好接触,导轨上放有质量为200g的另一导棒cd,整个装置处于竖直向上的磁感强度B=0.2T的匀强磁场中,现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放。
当ab棒第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还能向左摆到0.45m高处,（取g=10m/s2求:
（1cd棒获得的速度大小（2瞬间通过ab棒的电量（3此过程中回路中产生的焦耳热
7所示,水平的平行虚线间距为d=50cm,其间有B=1.0T的匀强磁场。
一
l=10cm,线圈质量m=100g,电阻为R=0.020Ω。
开始时,线圈的
下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。
将线圈由静止释放,其下边缘刚进入磁场和刚
穿出磁场时的速度相等。
取g=10m/s2,求:
⑪线圈进入磁场过程中产生的电热Q。
⑫线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。
⑬线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。
如图所示,abcd为交流发电机的矩形线圈,其面积为S,n,线圈电阻为r,外电阻为R。
线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动,角速度为。
若图中的电压表、电流表均为理想交流电表,求:
（1
此交流发电机产生感应电动势的最大值
m
E;
（2若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数表达式;
（3交流电压表和交流电流表的示数;
（4此交流发电机的输出功率P出。
图7h1h2
第7页
第8页
E,内阻为r。
与副线圈相连的负载电阻为R。
如图所示,求解下列各题:
（1原线圈中I1多大时,负载上获得的功率最大?
最大功率是多少?
（2负载电阻获得最大功率时,变压器的匝数比多大?
E=20V,内阻不计,它通过一个阻值R=6Ω的指示灯连接到一24只规格都是“6V,0.25W"
彩色小灯泡,每只灯泡都正常发光,导线电阻不计。
（1原线圈中的电流;
（2降压变压器初级、次级线圈的匝数比;
（3若只使用18盏彩色小灯泡,通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何?
（设小灯泡的电阻不随温度变化
由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V,40W"
的白炽灯6盏供电.如果输电线的总电阻R是4Ω,升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器的匝数比分别是1:
4和4:
1,那么:
发电机的输出功率应是多大
?
（2发电机的电动势是多大?
（3输电效率是多少?
第9页
R,光线DC平行于直径AB射向介质球的C点,DC与AB的距离H=0.8R。
（1试证明:
DC光线进入介质球后,第一次再到达介质球的界面时,界面上不会发生全反射（要求说明理由;
（2若DC光线进入介质球后,第二次再到达介质球的界面时,从球内折射出的光线与入射光线平行,求介质球的折射率
A=60°
∠C=90°
一束极细的光于AC边的中点垂直AC面入射,AC=2a,棱镜的折射率为2
n.求:
（1、光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角.（2、光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间（设光在真空中传播速度为c.
PH的右侧是一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场。
在虚线PH上的一点O处有一质量为M、电荷量为Q的镭核（
22688
Ra。
某时刻原来静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的α粒子而衰变为氡（Rn核,设
α粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计,涉及动量问题时,亏损的质量可不计。
（1写出镭核衰变为氡核的核反应方程;
（2经过一段时间α粒子刚好第一次到达虚线
PH上的A点,测得OA=L
B
第10页
计算题部分参考答案:
1.解:
（1由几何知识知带电粒子在磁场中运动的半径为r,则有:
qvB=mv2/r解得:
q/m=v/Br（2由几何知识得带电粒子在磁场B’中做匀速圆周运动的圆心角θ=600,半径为:
R=
r,则有:
qvB’=mv2/R,t=
qBmT
3/6
π=解得:
B’=3B/3t=3πr/3v
2.解:
设电子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v,由动能定理得:
2
12
mveU=①
电子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r,则:
2
vevBmr
=②
作电子在磁场中的轨迹如图,由几何关系得:
222（rrLd=-+③联解①②③
式得:
222（LBLd=
+3.解:
⑪磁场方向垂直于纸面向外
⑫离子在电场中运动时,设正方形的边长为L,离子的质量为m,电量为q
根据L=tv0,L=2
tmEq21∙解得:
E=qL
2mv2
离子在磁场中运动时,设半径为R,满足:
（L-R2+22L（
=R2解得R=8
5L
由根据qvB=mRv2得R=qBmv
即85L=qBmv0解得:
B=5qL
8mv0故45vBE0==100
4.解（1使正离子每经过窄缝都被加速,交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率正离子在磁场中做匀
速圆周运动,由洛仑兹力提供向心力
r
vmBqv2=又vrTπ2=解得qBm
Tπ2=所以mqBfπ2=
（2当离子从D盒边缘离开时速度最大,此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径有:
qBR
vm=
离子获得的最大动能为m
RBqmvEm2212
222==
（3离子从S点经电场加速1次后,以速度v1第1次进入下半盒,由动能定理:
212
1
mvUq=
解得m
qU
qBmqBmvrm
Uqv22111
=
离子从S点经电场加速3次后,以速度v3第2次进入下半盒:
32
13mvUq=
Uq
Uqv2323323
⨯=
离子经电场加速（2n-1次后,第n次进入磁场,同理可得m
nqBmrn
212（⨯-=
所以
21
1-=
nrrn5.解:
（1亮点恰好位于原点O处,表明带电粒子所受的电场力与洛仑兹力大小相等,设所加磁场的磁感应强度为B,则qE=qv0B解得B=E/v0由电场力以及左手定则判定磁场方向竖直向上。
（2以OO’方向为z轴正方向,与x、y组成空间直角坐标系。
磁场改变方向
后,粒子在yOz平面内的运动是匀速圆周运动,轨迹如图2所示。
设圆半径为R,根据几何关系有:
R2-l2=（R-y2
由于ly33=
可解出lR3
32=,可知θ=60°
粒子沿x方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动,时间:
qB
Tt36π==
qE
mvqBm（mEqatx18321212
2ππ-
=⋅⋅-=-=6.解:
（1带电粒子在电场中加速,由动能定理,可得:
1mvqEL=
（1带电粒子在磁场中偏转,由牛顿第二定律,可得:
R
vmBqv
=（2由（1（2两式,可得q
mELBR21=
。
可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图所示,三段圆弧的圆心组成的三角形ΔO1O2O3是等边三角形,其边长为2R。
所以中间磁场区域的宽度为:
q
mEL
BRd62160sin0=
（2在电场中qE
mL
qEmvavt22
221===,在中间磁场中运动时间qBmTt3232π=
在右侧磁场中运动时间qB
mTt35653π==
则粒子第一次回到O点的所用时间为.3722321qB
mqEmLttttπ+=++=
7.解:
（1进入磁场后向右匀速,阻力增大,所以洛伦兹力向下,由左手定则知物块带负电,电场力向右,电场向左。
由受力平衡有:
Eq=μ（qBv1+mg（1
（2碰后在磁场中,匀速向左,速度为V2,则不受摩擦力的作用洛人权兹力与重力qv2B=mg（2
出磁场后,向左匀减速
22
14mvLmg
=μ（3联立（2（3解得:
v2=2
2m/s,TB2
（3物块在电场中匀加速向右:
（mvlmgEq=-μ（4由（1（2（3（4解得:
m/s241=v,N/C2.4=E
8.解:
⑪当cd棒稳定时,恒力F和安培力大小相等,方向相反,以速度v匀速度运动,有:
F=BIL又R
BLvI2=联立得:
222L
BFRv=
⑫ab棒在安培力作用下加速运动,而cd在安培力作用下减速运动,当它们的速度相同,达到稳定状态时,回路中的电流消失,ab,cd棒开始匀速运动。
设这一过程经历的时间为t,最终ab、cd的速度为v′,通过ab棒的电量为Q。
则对于ab棒由动量守恒:
BILt=2mv′即:
BLQ=2mv′
同理,对于cd棒:
-BILt=mv′-mv0即:
BLQ=m（v0-v′得:
BL
mvQ320=
设整个过程中ab和cd的相对位移为S,由法拉第电磁感应定律得:
t
BLStE=∆Φ=
流过ab的电量:
tRE
Q2=
得:
2034L
BRmvS=9.解:
（1ab棒离开磁场右边界前做匀速运动,速度为mv,则有mEBlv=E
IRr
+对ab棒F-BIl=0解得22
mFRrvBl+=
（2由能量守恒可得:
201（2mFddWmv+=+电解得:
22
044
（（2mFRrWFddBl+=+-电
（3设棒刚进入磁场时速度为v,由2
012
Fdmv⋅=
可得
v=
棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中运动可分三种情况讨论:
22（FRrBl+=（或44
022（dBlFmRr=+,则棒做匀速直线运动;
22（FRrBl+（或F>
44
022（dBlmRr+,则棒先加速后匀速;
22（FRrBl+（或F<
02
2（dBlmRr+=,则棒先减速后匀速。
10.解:
（1导体棒CD在F作用下向左作切割磁感线运动,在棒中产生的感应电动势为ε=BLV。
由闭合电路的欧姆定律得导体棒CD中的电流为:
BLV
+外①
当导体棒CD处于稳定状态时,CD棒所受合外力为零,即有:
F=BIL②此时拉力F的功率为:
P=FV③解得:
P=
（222
FRrBL+外④
要使拉力的功率最大,则外电阻R外最大,即R外=2Ω时:
Pmax=
FRrBL+外=0.75W⑤
（2当滑动触头在滑动变阻器中点时,R1=1Ω,且导体棒CD处于稳定状态时,由①②③式得CD棒中产生的感应电动势为:
（11FRrBL
ε+=
⑥
此时电容器两极板间的电压为:
111URRr
ε=
+⑦
带电小球受到平衡力作用而做匀速直线运动,即:
qV0B+q
Ud
=mg⑧当滑动触头在滑动变阻器的最下端时,R2=2Ω。
且当导体棒CD再次处于稳定状态时,由①②③式得CD棒中
产生的感应电动势为:
（22FRrBL
⑨
222URRr
+⑩
由于带电小球恰好能做匀速圆周运动,则应有:
2U
qmgd=⑾
qV0B=m2
00
Vr⑿
解联立方程组得轨道的半径为:
r0=0.0125m
11.解:
（1由图象可知,金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为t2-t1,
所以金属框的边长
（121ttvl-=
（2在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力lBImg=
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