专题15 电学计算大题-2021年新高考物理模拟题分项汇编（第二期）

专题15 电学计算大题 1．（2021届海南省海南中学高三模拟）如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接。在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场，场强大小未知。已知半径为R的光滑竖直半圆轨道下半部分绝缘（可使小球的电荷量保持不变），上半部分是导体（可使小球的电荷量迅速消失），在C点设置一压力传感器。A、B两点间的距离为2R，图中P点恰好在A点的正上方，重力加速度为g。现有一个质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从水平轨道上的A点由静止释放，小球运动到C点离开半圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场。 （1）小球经过C点时压力传感器的读数为多少？ （2）求电场强度大小的表达式； （3）小球在半圆轨道上运动到何处时速率最大？最大速率是多少？（用根号表示） 2．（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。 3．（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，求电荷q在电场中运动的总路程。 4．（2021届河北省选择性考试模拟演练）如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 5．（2021届湖北省武汉市洪山高级中学高三模拟）如图所示，一质量为m，电荷量为＋q的小球，以初速度v0沿两块正对带电平行金属板左侧某位置水平向右射入两极板之间，离开时恰好由A点沿圆弧切线进入竖直光滑固定轨道ABC中。A点为圆弧轨道与极板端点DD'连线的交点，CB为圆弧的竖直直径并与DD'平行，竖直线DD'的右边界空间存在竖直向下，且大小可调节的匀强电场E。已知极板长为l，极板间距为d，圆弧的半径为R，∠AOB=53°，重力加速为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6。不计空气阻力，板间电场为匀强电场，小球可视为质点。 (1)求两极板间的电势差大小； (2)当电场强度 时，求小球沿圆弧轨道运动过程中的最大动量； (3)若要使小球始终沿圆弧轨道运动且恰好能够通过最高点C，求电场强度E的大小。 6．（2021届湖北省武汉市洪山高级中学高三模拟）如图所示，两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行固定放置，导轨间距为L=2m，导轨底端接有阻值为1Ω的电阻R，导轨的电阻忽略不计．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度B=0.5T．现有一长度也为L、质量为m=0.4kg、电阻不计的金属棒用轻质细绳通过光滑轻质滑轮与质量为M=0.8kg的物体相连，滑轮与金属棒之间的细绳与导轨平面平行．将金属棒与物体M由静止释放，棒沿导轨运动一段距离后以速度 做匀速直线运动，运动过程中，棒与两导轨始终保持垂直接触，不计空气阻力．(取重力加速度g=10 ) （1）求金属棒匀速运动时的速度 大小； （2）当棒的速度为0.5 时，求棒的加速度大小． 7．（2021届湖北省华中师大附中高三质量测评）如图所示，在 平面内的第一象限有竖直向下的匀强电场，在第四象限有垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为 。电荷量为 、质量为 的粒子从 处沿 方向以速度 射入电场，经电场偏转后，从 轴上M处沿与 方向 角射入磁场，