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2020届高三高考物理复习《电学中的动量和能量问题》专题强化卷
电学中的动量和能量问题
1．(2019·河北承德市联校期末)如图1所示，光滑绝缘水平轨道上带正电的甲球，以某一水平初速度射向静止在1
轨道上带正电的乙球，当它们相距最近时，甲球的速度变为原来的.已知两球始终未接触，则甲、乙两球的质量之
5比是( )
图1
A．1∶1 C．1∶3
B．1∶2 D．1∶4
2.(2019·北京市大兴区上学期期末)如图2所示，在矩形MNQP区域中有一垂直纸面向里的匀强磁场．质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹．已知O是PQ的中点，不计粒子重力．从图示轨迹中可以判断( )
图2
A．a粒子带负电，b粒子带正电
B．c粒子的动量大小大于a粒子的动量大小 C．b粒子运动的时间大于a粒子运动的时间 D．b粒子的加速度大于c粒子的加速度
3.(多选)(2019·河南九师联盟质检)如图3所示，一长为L＝1m、质量为m＝1kg的导体棒ab垂直放在固定的足够长的光滑U形导轨底端，导轨宽度和导体棒等长且接触良好，导轨平面与水平面成θ＝30°角，整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T．现给导体棒沿导轨向上的初速度v0＝4m/s，经时间t0＝0.5 s，导体棒到达最高点，然后开始返回，到达底端前已做匀速运动．已知导体棒的电阻为R＝0.05 Ω，其余电阻不计，重力加速度g取10 m/s，忽略电路中感应电流之间的相互作用，则( )
2
图3
A．导体棒到达导轨平面底端时，流过导体棒的电流为5A B．导体棒到达导轨平面底端时的速度大小为1m/s
C．导体棒从开始运动到顶端的过程中，通过导体棒的电荷量为3C D．导体棒从开始运动到返回底端的过程中，回路中产生的电能为15J
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4．(2019·陕西第二次联考)如图4所示，水平绝缘轨道左侧存在水平向右的有界匀强电场，电场区域宽度为L，右侧固定一轻质弹簧，电场内的轨道粗糙，与物体间的动摩擦因数为μ＝0.5，电场外的轨道光滑，质量为m、带电荷量为＋q的物体A从电场左边界由静止释放后做加速运动，离开电场后与质量为2m的物体B碰撞并粘在一起运动，3mg碰撞时间极短，开始B靠在处于原长的轻弹簧左端但不拴接，(A、B均可视为质点)，已知匀强电场强度大小为.
q求：
图4
(1)弹簧的最大弹性势能；
(2)整个过程A在电场中运动的总路程．
5.如图5所示，在光滑绝缘水平面上由左向右沿一条直线等间距的排着多个形状相同的静止的带正电荷的绝缘小球，依次编号为1、2、3…每个小球所带的电荷量都相等且均为q＝3.75×10C.第一个小球的质量m＝0.1kg，从第二1个小球起往右的小球的质量依次为前一个小球的，小球均位于垂直于小球所在直线的匀强磁场里，已知该磁场的磁感
2应强度B＝0.5T．现给第一个小球一个水平速度v0＝8m/s，使第一个小球向前运动并且与后面的小球发生弹性正碰，若碰撞过程中电荷不转移，则第几个小球被碰后可以脱离地面？(不计电荷之间的库仑力，取g＝10 m/s)
2
－3
图5
6．(2019·江西重点中学协作体第一次联考)固定在竖直平面内的固定光滑绝缘轨道LMN，其中MN水平且足够长，
LM下端与MN平滑相接．在OP与QR之间的区域内有方向如图6所示的匀强电场和匀强磁场．质量为m和5m的绝缘
小物块C、D(可视为质点)，其中D带有电荷量q，C不带电，现将物块D静止放置在水平轨道的MO段，将物块C从离水平轨道MN距离h高的L处由静止释放，物块C沿轨道下滑进入水平轨道，然后与D正碰(C、D的电荷量都不变)，碰后物块C被反弹，物块D进入虚线OP右侧的复合场中沿直线OQ运动且恰好对水平轨道无压力，最后离开
mg8m复合场区域．已知：重力加速度g、电场强度E＝、磁感应强度B＝
qq2gh，求：
图6
(1)物块D进入复合场的速度大小；
(2)物块C反弹后滑回斜面LM的最大高度H；
(3)若已知OQ间距为h，保持其他条件不变，仅将电场强度增大为E2＝5E，同时磁感应强度减小为B2＝，求物块D8离开电磁场后所到达轨迹最高点与水平轨道MN之间的高度差．
7.(2019·浙江宁波市3月模拟)如图7所示，两根一端带有挡柱的金属导轨MN和PQ与水平面成θ＝37°角，两导
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轨间距L＝1m，导轨自身电阻不计，整个装置处在磁感应强度大小B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．两根完全相同的金属棒ab和cd，每根棒长为L，质量m＝1kg，电阻R＝1Ω，垂直放在导轨平面上且始终与导轨保持良好接触．现让金属棒cd靠在挡柱上，金属棒ab在沿斜面向上的外力F作用下从轨道上某处由静止开始做加速度a＝2.5m/s的匀加速直线运动，直到金属棒cd刚要滑动时撤去外力F；此后金属棒ab继续向上运动0.35 s后减速为0，且金属棒ab向下返回到初始出发点时的速度大小为1 m/s.已知两金属棒与导轨间的动摩擦因数均为0.5，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s.求：
2
2
图7
(1)金属棒cd刚要滑动时，金属棒ab的速度大小； (2)金属棒ab沿斜面向上匀加速运动过程中外力的最大值；
(3)金属棒ab从最高点返回到初始出发点过程中，金属棒ab产生的焦耳热．
8.在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运行的各类飞行器，又称空间飞行器．航天器是执行航天任务的主体，是航天系统的主要组成部分．由于外太空是真空的，飞行器在加速过程中一般使用火箭推进器，火箭在工作时利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流而对飞行器产生反冲力．由于阻力极小，只需一点点动力即可使飞行器达到很高的速度．如图1所示，我国发射的“实践九号”携带的卫星上第一次使用了离子电推力技术，为我国的航天技术开启了一扇新的大门．已知飞行器的质量为M，发射的是2价氧离子，发射功率为P，加速电压为U，每个氧离子的质量为m，元电荷为e，原来飞行器静止，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：
图1
(1)发射出的氧离子速度大小； (2)每秒钟发射出的氧离子数；
(3)发射出离子后飞行器开始运动的加速度大小．
9．当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子，这种电子叫热电子，通常情况下，热电子的初始速度可以忽略不计．如图2所示，相距为L的两块固定平行金属板M、N接在输出电压恒为U的高压电源E2上，M、N之间的电场近似为匀强电场，K是与M板距离很近的灯丝，通过小孔穿过M板与外部电源E1连接，电源E1给K加热从而产生热电子，不计灯丝对内部匀强电场的影响．热电子经高压加速后垂直撞击N板，瞬间成为金属板的自由电子，速度近似为零．电源接通后，电流表的示数稳定为I，已知电子的质量为m、电荷量为e.求：
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