发布时间 : 星期三 文章北京市朝阳区2017届高三上学期期末统考物理试题 Word版含答案更新完毕开始阅读fe4a30f75af5f61fb7360b4c2e3f5727a5e92480
可以采取以下两种方案：
方案一：若保持加速电压U不变，则可以通过改变电磁铁所产生的磁感应强度来实
现，适当增加磁感应强度B可以收集Z离子，反之，可以收集X离子；
方案二：若保持磁感应强度B不变，则可以通过改变加速电压来实现，适当提高加
速电压U可以收集X离子，反之，可以收集Z离子。 （3分）
21．（12分） u 解：（1）a．电容器充电完毕时其电压等于电动势E。有： E 电容器所带的电荷量Q = CE ①
b．根据u?q，画出u-q图像如图所示，图线与横轴所
C围面积即为电容器储存的能量。有：
1E0?EQ ②
2O Q q 联立①②式可得：E0?1CE2 ③ （5分）
2（2）a．方法一： 设金属导体棒获得最大速度vm时，放电电流为零，此时电容器的电压U
与导体棒的感应电动势E棒相等，即： U=E棒= BLvm ④
导体棒中恒定电场的场强为： E场= U/L= Bvm
导体棒中电子所受的电场力为 F= e E场= eBvm
方法二： 金属导体棒获得最大速度后做匀速直线运动，电路中无电流，运动的电子
在磁场中受到向下的洛伦兹力，大小为： f=eBvm
由于电子随导体棒做匀速直线运动，则电场力F与洛伦兹力合力为零，即F-f=0 则： F = eBvm
b． 由（1）中结论可知，导体棒获得最大速度vm时，电容器储存的能量为：
1E1?CU2 ⑤
2导体棒由静止到获得最大速度的过程中，根据能量守恒定律有：
2 E0?E1?1mvm??E损 ⑥
2设此过程电容器放电的电荷量为ΔQ，则ΔQ = CE - CU ⑦
方法一：设此过程中的平均电流为I，时间为t，根据动量定理有：
BLIt?mvm-0 ⑧
其中It??Q ⑨
联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得： ?E损=mCE2 222(m?CLB)方法二：设任意时刻电路中的电流为i，取一段含此时刻的极短时间Δt，设此段时间内速度的改变量为Δv，根据动量定理有：
?BLi?t??m?v ⑧
而?i?t??Q ⑨ ?m?v?mvm?0 ⑩
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2mCE联立④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式可得： ?E损= （7分） 2(m?CL2B2)
说明：用其他方法解答正确，给相应分数。
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