黄金30题系列 高二物理 大题好拿分

一、解答题

1. 难度：中等

水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm，两板间距d=1.0cm，两板间电压为90v，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v₀=2.0×10⁷m/s，从两板中间射入，如图，求：(电子质量m=9.01×10^-31kg)

（1）电子飞出电场时沿垂直于板方向偏移的距离是多少？

（2）电子离开电场后，打在屏上的P点，若S=10cm，求OP的长？

2. 难度：中等

匀强电场中，将一电荷量为2×10^-5C的负电荷由A点移到B点，其电势能增加了0.1J，已知A、B两点间距为2cm，两点连线与电场方向成60°角，如图所示，问：

（1）在电荷由A移到B的过程中，电场力做了多少功？

（2）该匀强电场的电场强度为多大？

3. 难度：中等

如图所示，在宽度为d的条形区域内有匀强电场，电场方向平行于区域边界．有一个质量为m的带正电粒子(不计重力)从左边界上的P点，以初速度v₀沿垂直于电场方向射入电场，粒子从右侧边界上的Q点射出时的速度与边界的夹角为θ＝37°，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．

（1）求粒子从右侧边界射出时，沿电场方向的位移y的大小；

（2）在上述过程中，粒子的机械能变化了多少?

4. 难度：中等

如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴上y=h处的M点，以速度v₀垂直于y轴射入电场，经x轴上x=2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：

（1）电场强度E的大小；

（2）粒子从M点运动到离开磁场所经过的总时间；

（3）粒子离开磁场时的位置坐标。

5. 难度：中等

在右图所示的电路中，电阻R₁=12Ω,R₂=R₃=R₄=6.0Ω。当电键K打开时，电压表的示数为12V，全电路消耗的电功率为13W。求电键K闭合后，电压表及电流表的示数各是多大？（电流表的内阻忽略不计，电压表的内阻非常大）

6. 难度：中等

某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，不计各处的摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，此时电路中的电流I=5A，已知电动机线圈的电阻R为4Ω。(g=10m/s²)求：

（1）电动机工作电压U；

（2）此时这台电动机的机械效率(结果保留三位有效数字）。

7. 难度：中等

如图所示，电源电动势为E=10V，内阻r=1Ω，R₁=R₂=R₃=R₄=1Ω，电容器电容C=6μF，开关闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m，电荷量为q的小球正好处于静止状态.求

（1）电路稳定后通过R₄的电流I；

（2）开关S断开，流过R₂的电荷量△Q；

（3）断开开关，电路稳定后，小球的加速度a的大小。

8. 难度：中等

如图所示，电源的电动势为6V、内阻为0.5Ω，小型电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻R₀的阻值为2.5Ω，若理想电压表的示数为2.5V时，求：

 

（1）电源的输出功率；

（2）电动机输出的机械功率.

9. 难度：中等

如图所示，在半径为R的圆形区域存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度为B，AB和CD是两个直径，O点为圆心，P点为圆周上的一定，P点到AB的距离为，在P点有一粒源，沿平面向各个方向发射电荷量为q，质量为m的带负电的粒子。

（1）若一粒子的速度大小为，沿平行于AB的方向射入磁场，则该粒子在磁场中的运动时间为多少？

（2）若一粒子的速度大小为，沿平行于AB的方向射入磁场，则该粒子在磁场中的运动时间为多少？

（3）若粒子源所有粒子的速度均为，则所以粒子在磁场中运动范围的面积是多少？

10. 难度：中等

如图所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上，绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN（电阻忽略不计），MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m，以MN的中点O为原点，OP为x轴建立一维坐标系Ox，一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m，质量m为1kg，电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动（金属杆与导轨接触良好），g取10m/s²．

（1）求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差U_CD；

（2）推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式；

（3）求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热．

11. 难度：中等

光滑平行的金属导轨MN和PQ，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角α=30°，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，垂直与导轨平面向上，MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻，其它电阻不计，质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置，如图（a）所示．用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，由静止开始运动，v-t图象如图（b）所示．g=10m/s²，导轨足够长．求：

（1）恒力F的大小；

（2）金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小；

（3）根据v-t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量（已知在前0.8s内杆的位移为1.12m）．

12. 难度：中等

如图，电子从灯丝发出（初速度不计），经灯丝与板间的加速电压加速，从板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板、形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入、间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的点．已知加速电压为， 、两板间的电压为，两板间的距离为，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为，电荷量为．问：

（1）电子离开板，刚进入偏转电场时的速度．

（2）电子从偏转电场射出的侧移量．

（3）荧光屏上点到点的距离．

13. 难度：中等

场是物理学中的重要概念、有电场、磁场、重力场等等．现真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场．在电场中，若将一个质量为、带正电的小球由静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为．现将该小球从电场中某点以初速度竖直向上抛出．已知重力加速度为，（取， ）．求运动过程中

（1）小球从抛出点至最高点电场力做的功．

（2）小球的最小速度的大小及方向．

（3）如果将小球受到的重力和电场力的合力等效为一个新的场力，仿照电场强度的定义，把新的场力与小球的质量的比值定义为新场场强．求该新场场强的大小和方向．

14. 难度：中等

两个平行金属板、如图乙所示放置， 、两板电势差时间做周期性变化，大小总保持为，周期为，如图甲所示，极板附近有一个粒子源，可以释放初速度为零、质量为，带电荷量为的粒子，由于电场力的作用由静止开始运动．不计粒子的重力

（1）若在时发出的电子在时恰好到达极板，求两极板间距离．

（2）若已知两极板间距离为，在时发出的粒子不能到达极板，求此时发出的粒子距板的最大距离．

（3）求两极板间距离满足怎样的条件时，粒子到达极板时的动能最大．

15. 难度：中等

如图所示的xOy坐标系中，在第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点垂直进入匀强电场，经过x轴上的Q点以速度v进入磁场，方向与x轴正向成30°角．若粒子在磁场中运动后恰好能再回到电场，已知OP＝，粒子的重力不计，电场强度E和磁感应强度B大小均未知．求：

(1)OQ的距离；

(2)磁感应强度B的大小；

(3)若在O点右侧22L处放置一平行于y轴的挡板，粒子能击中挡板并被吸收，求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间．

16. 难度：中等

如图，半径为的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受静电力是其重力的倍，将珠子从环上最低位置点静止释放，求

（1）珠子所能获得的最大动能?

（2）要使珠子做完整的圆周运动，在点至少给珠子以多大的初速度?

17. 难度：中等

如图（a）所示，面积S=0.2m2、匝数n=630匝，总电阻r=1.0Ω的线圈处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t按图（b）所示规律变化，方向垂直线圈平面，图（a）中的传感器可看成一个纯电阻R，并标有“3V、0.9W”，滑动变阻器R₀上标有“10Ω、1A”，试回答下列问题：

（1）设磁场垂直纸面向外为正方向，试判断通过理想电流表的电流方向．

（2）若滑动变阻器触头置于最左端，为了保证电路的安全，图（b）中的t₀最小值是多少？

18. 难度：中等

如图所示，在一倾角为37°的粗糙绝缘斜面上，静止地放置着一个正方形单匝线圈ABCD，E、F分别为AB、CD的中点，线圈总电阻、总质量、正方形边长．如果向下轻推一下此线圈，则它刚好可沿斜面匀速下滑．现在将线圈静止放在斜面上后，在虚线EF以下的区域中，加上垂直斜面向内的、磁感应强度大小按图中所示规律变化的磁场，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s²．求：

（1）线圈与斜面间的动摩擦因数μ；

（2）线圈在斜面上保持静止时，线圈中产生的感应电流大小与方向；

（3）线圈刚要开始运动时t的大小．

19. 难度：困难

如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s²，问：

（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的力F多大？

（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？