专题15 电学计算大题-2021年新高考物理模拟题分项汇编（第三期）

专题15 电学计算大题 1．（2021届福建省福州高三模拟）如图所示，在竖直平面内有一质量m=0.6kg、电荷量g=+3×10-3C的带电的小球，用一根长L=0.2m且不可伸长的绝缘轻细线系在一方向水平向右、分布的区域足够大的匀强电场中的O点．已知A、O、C三点等高，且OA=OC=L，若将带电小球从A点无初速度释放，小球到达最低点B时速度恰好为零，取g=10m/s2． （1）求匀强电场的电场强度E的大小； （2）求小球从A点由静止释放运动到B点的过程中速度最大时细线的拉力大小；. （3）若将带电小球从C点无初速度释放，求小球到达A点时的速度． 2．（2021届福建省名校联盟高三模拟）如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l．不计重力影响和离子间的相互作用．求： （1）磁场的磁感应强度大小； （2）甲、乙两种离子的比荷之比． 3．（2021届福建省名校联盟高三模拟）发电机和电动机具有装置上的类似性 ，源于它们机理上的类似性.直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景. 在竖直向下的磁感应强度为 的匀强磁场中，两根光滑平等金属轨道 、 固定在水平面内，相距为 ，电阻不计.电阻为 的金属导体棒 垂直于 、 放在轨道上，与轨道接触良好，以速度 （ 平行于 ）向右做匀速运动. 图1轨道端点 间接有阻值为 的电阻，导体棒 受到水平向右的外力作用.图2轨道端点 间接有直流电源，导体棒 通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为 . （1）求在 时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能； （2）从微观角度看，导体棒 中的自由电荷所受洛伦兹在上述能量转化中起着重要作用.为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷. a.请在图3（图1的导体棒 ）、图4（图2的导体棒 ）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图. b.我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功.那么，导体棒 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为例，通过计算分析说明. 4．（2021届广东省河源市高三模拟）如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，沿水平面固定一个V字型光滑金属框架 ，已知 ，导体棒 在框架上从A点开始在外力作用下，沿垂直 方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等边三角形回路，经过时间t导体棒运动到图示位置。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为r，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好。求： (1)t时刻回路的总电阻； (2)t时刻流过导体棒的电流大小。 5．（2021届河北省高三高考模拟）如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框 ，线框总电阻为R，质量为 ，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度 进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在 处。已知重力加速度为g。 (1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小； (2)求区域Ⅲ与线框间的动摩擦因数； (3)换用一直径为L，电阻也为R的圆形线框，线框在外力F作用下以速度v匀速穿过区域I，求整个过程F对线框的冲量大小。 6．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图所示，在倾角为 的斜面上，固定有间距为 的平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量为 的金属棒ab，整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 ，导轨与电动势为 ，内阻为 的电源连接，金属棒如与导轨间的动摩擦因数为 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 ，金属棒和导轨电阻不计，现闭合开关S，发现滑动变阻器接入电路阻值为0时，金属棒不能静止。 (1)判断金属棒所受的安培力方向； (2)求使金属棒在导轨上保持静止时，滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2。 7．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图所示，光滑绝缘水平地面上相距2L的A、B两点固定有两个电量均为Q的正点电荷，a、O、b是AB连线上的三点，且O为中点， ，O点的电势规定为零，即 ，另一质量为m、电量为q的点电荷以初速度 从a点出发，沿AB连线向B运动，在运动过程中电荷受到的阻力满足 ，但f为未知量，当它运动到O点时，动能为初动能的4.5倍，到b点时速度刚好为零。求： (1)a点的场强大小； (2)a点的电势； (3)电荷q最终静止在O点