专题09 力电综合问题-2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训

专题09 力电综合问题 目录 【专题解读】 1 【最新考向解密】 1 1.借助电场及约束轨道考查分析带电体运动的问 1 2.结合组合场考查带电粒子的碰撞及偏转问题 3 3.结合叠加场考查带电体的运动问题 4 4.带电质点在电场中的折返与碰撞问题 5 5.综合应用力学规律解决电磁感应中导体棒的运动问题 7 【专题解读】 专题复习解读 解决问题 本专题主要培养学生应用动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律分析与解决电学综合问题。 高考重点 动量定理和动量守恒定律在电学中的理解及应用;应用动量和能量观点解决电场和磁场问题;电磁感应中的动量和能量问题。 题型难度 本专题针对综合性计算题的考查,一般过程复杂,要综合利用电学知识、动量和能量观点分析问题,综合性较强,难度较大。 【最新考向解密】 1.借助电场及约束轨道考查分析带电体运动的问 【例1】.(2022·四川南充市第一次适应性考试)如图所示,在竖直平面内的平面直角坐标系xOy中,x轴上方有水平向右的匀强电场,有一质量为m,电荷量为-q(-q<0)的带电绝缘小球,从y轴上的P(0,L)点由静止开始释放,运动至x轴上的A(-L,0)点时,恰好无碰撞地沿切线方向进入固定在x轴下方竖直放置的四分之三圆弧形光滑绝缘细管,细管的圆心O1位于y轴上,交y轴于B点,交x轴于A点和C(L,0)点,已知细管内径略大于小球外径,小球直径远小于细管轨道的半径,不计空气阻力,重力加速度为g.求: (1)匀强电场的电场强度的大小; (2)小球运动到B点时对管的压力的大小和方向; (3)小球从C点飞出后落在x轴上的位置坐标. 2.结合组合场考查带电粒子的碰撞及偏转问题 【例2】(2022·江西五校联考)如图所示,第一象限有平行于纸面且与x轴负方向成45°角的匀强电场,电场强度大小未知,第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现从坐标原点O向磁场中射入一个质量为m,电量为q的带正电的粒子1(重力不计),速度大小为v、方向与x轴正方向成45°角。该粒子第一次到达x轴时与该点的一个质量为2m、不带电的粒子2发生弹性正碰,碰后带电荷量两者平分,碰后粒子1进入磁场做匀速圆周运动后再经过x轴经电场偏转恰好可以回到坐标原点,粒子2在电场中运动一段时间后也进入磁场。求: (1)粒子1与粒子2碰撞离开x轴后再次回到x轴的位置坐标; (2)电场强度的大小; (3)碰撞后两粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比。 3.结合叠加场考查带电体的运动问题 【例3】(2022·广西河池市期末教学质检)如图所示,空间存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场和方向竖直向上、电场强度大小为E=的匀强电场。一质量为m、带电荷量为+q的小球N静置在光滑绝缘的水平高台边缘,另一质量为m、不带电的绝缘小球M以水平初速度v0向N运动,小球M、N正碰过程中没有机械能损失且电荷量不发生转移。已知v0=,水平台面距地面高度h=,重力加速度大小为g,不计空气阻力。求: (1)两球第一次发生弹性碰撞后,小球N的速度大小; (2)两球第一次发生弹性碰撞后,经过多少时间小球M落地?小球M落地点与平台边缘间的水平距离多大? 4.带电质点在电场中的折返与碰撞问题 【例4】.(2022·云南省教学质检)如图所示,右端带有挡板的绝缘滑板B静止在粗糙水平面上,带电物块A静止在滑板B的上表面距离挡板L=0.8m处,A的质量mA=0.2kg、带电量为q=+1.0×10-6C,B不带电,其质量mB=0.6kg,与地面之间的动摩擦因数为。在该空间加上电场强度为E=2.0×106V/m、水平向右的匀强电场,物块A从静止开始运动,A和B之间无摩擦。若运动过程中A的带电量保持不变,A与B上挡板的碰撞均为弹性碰撞,A始终未滑离B且始终处于电场中,取重力加速度g=10m/s2。求 (1)A与B发生第一次碰撞前瞬间,A的速度大小v0; (2)第一次碰撞结束后,经过多长时间A、B发生第二次碰撞; (3)从A开始运动到A与B刚要发生第5次碰撞的过程中,电场力对A做的功。 5.综合应用力学规律解决电磁感应中导体棒的运动问题 【例5】(2022·河南省九师联盟2月联考)如图所示,足够长的倾斜的金属导轨和水平的金属导轨交界处通过一小段光滑的圆弧平滑连接,间距均为L=1 m,倾斜导轨与水平面间的夹角为30°,上端连接一定值电阻R1=2 Ω。在倾斜导轨的区域有垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场,在水平导轨的区域有竖直向下的匀强磁场。磁感应强度大小都为B=1 T,导体棒ab的质量m=0.2 kg、电阻R=2 Ω,当ab棒在光滑导轨上足够高处下滑至交界处(交界处无磁场)时,与静止在交界处的cd棒发生弹性正碰,cd棒的质量和电阻与ab棒完全相同。导体棒cd进入匀强磁