近十年年高考物理電磁感應(yīng)壓軸題

./電磁感應(yīng)20XX全國理綜<卷>24．〔20分磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用。圖1是平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖,磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道〔簡稱通道組成。如圖2所示,通道尺寸a＝2.0m,b＝0.15m、c＝0.10m。工作時,在通道沿z軸正方向加B＝8.0T的勻強(qiáng)磁場；沿x軸正方向加勻強(qiáng)電場,使兩金屬板間的電壓U＝99.6V；海水沿y軸正方向流過通道。已知海水的電阻率ρ＝0.22Ω·m?！?船靜止時,求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向；〔2船以vs＝5.0m/s的速度勻速前進(jìn)。若以船為參照物,海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口由于通道的截面積小球進(jìn)水口的截面積,在通道海水速率增加到vd＝8.0m/s。求此時兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U。〔3船行駛時,通道中海水兩側(cè)的電壓U/＝U－U計(jì)算,海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)化為對船的推力。當(dāng)船以vs＝5.0m/s的船速度勻速前進(jìn)時,求海水推力的功率。解析24.<20分>〔1根據(jù)安培力公式,推力F1=I1Bb,其中I1=,R＝ρ則Ft=N對海水推力的方向沿y軸正方向<向右>θv0xyOMθv0xyOMabBN〔3根據(jù)歐姆定律,I2=A安培推力F2＝I2Bb＝720N推力的功率P＝Fvs＝80%F2vs＝2880W20XX全國物理試題〔卷19．〔17分如圖所示,頂角θ=45°,的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面,導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向左滑動,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均勻?yàn)閞。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)的a和b,導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時,導(dǎo)體棒位于頂角O處,求：〔1t時刻流過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I和電流方向?！?導(dǎo)體棒作勻速直線運(yùn)動時水平外力F的表達(dá)式。〔3導(dǎo)體棒在0～t時間產(chǎn)生的焦耳熱Q。〔4若在t0時刻將外力F撤去,導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時的坐標(biāo)x。19．〔10到t時間,導(dǎo)體棒的位移x＝tt時刻,導(dǎo)體棒的長度l＝x導(dǎo)體棒的電動勢E＝Blv0回路總電阻R＝<2x＋x>r電流強(qiáng)度電流方向b→a〔2F＝BlI＝〔3解法一t時刻導(dǎo)體的電功率P＝I2R＝∵P∝t∴Q＝t＝解法二t時刻導(dǎo)體棒的電功率P＝I2R由于I恒定R/＝v0rt∝t因此Q＝〔4撤去外力持,設(shè)任意時刻t導(dǎo)體的坐標(biāo)為x,速度為v,取很短時間Δt或很短距離Δx解法一在t～t+時間,由動量定理得BIlΔt＝mΔv掃過的面積ΔS＝〔x=v0tx＝設(shè)滑行距離為d,則即d2+2v0t0d－2ΔS＝0解之d＝－v0t0+〔負(fù)值已舍去得x＝v0t0+d＝＝解法二在x～x+Δx,由動能定理得FΔx＝〔忽略高階小量得以下解法同解法一解法三〔1由牛頓第二定律得F＝ma＝m得FΔt＝mΔv以下解法同解法一解法三〔2由牛頓第二定律得F＝ma＝m＝m得FΔx＝mvΔv以下解法同解法二20XX〔卷25．<22分>磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具．它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型,固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面,長邊MN長為L平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖1所示．列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域存在垂直于金屬框平面的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖2所示,金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移．設(shè)在短暫時間,MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化可以忽略,并忽略一切阻力．列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時刻速度為v<v<v0>．<1>簡要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動力的原理；<2>為使列車獲得最大驅(qū)動力,寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；<3>計(jì)算在滿足第<2>問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大?。?5．<22分><1>由于列車速度與磁場平移速度不同,導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化,由于電磁感應(yīng),金屬框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流受到的安培力即為驅(qū)動力.<2>為使列車獲得最大驅(qū)動力,MN、PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度同為最大值且反向的地方,這會使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大,導(dǎo)致框中電流最強(qiáng),也會使得金屬框長邊中電流受到的安培力最大,因此,d應(yīng)為λ/2的奇數(shù)倍,即<3>由于滿足第<2>問條件,則MN、PQ邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0且方向總相反,經(jīng)短暫時間Δt,磁場沒Ox方向平移的距離為v0Δt,,同時,金屬框沿Ox方向移動的距離為vΔt．因?yàn)関0＞v,所以在Δt時間MN邊掃過磁場的面積S=<v0－v>LΔt在此Δt時間,MN邊左側(cè)穿過S的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框磁通量變化ΔΦMN=B0L<v0－v>Δt同理,在Δt時間,PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通量引起框磁通量變化ΔΦPQ=B0L<v0－v>Δt故在Δt時間金屬框所圍面積的磁通量變化ΔΦ＝ΔΦMN＋ΔΦPQ根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬框中的感應(yīng)電動勢大小根據(jù)閉合電路歐姆定律有根據(jù)安培力公式,MN邊所受的安培力FMN=B0ILPQ邊所受的安培力FPQ=B0IL根據(jù)左手定則,MN、PQ邊所受的安培力方向相同,此時列車驅(qū)動力的大小F=FMN+FPQ=2B0IL聯(lián)立解得2007高考理綜ABCDEFGIRPhhK25．〔20分目前,滑板運(yùn)動受到青少年的追捧。如圖是某滑板運(yùn)動員在一次表演時的一部分賽道在豎直平面的示意圖,賽道光滑,FGI為圓弧賽道,半徑R=6.5m,G為最低點(diǎn)并與水平賽道BC位于同一水平面,KA、DE平臺的高度都為h=1.8m。B、C、F處平滑連接?；錫和b的質(zhì)量均為m,m5kg,運(yùn)動員質(zhì)量為M,M=45kg。表演開始,運(yùn)動員站在滑板b上,先讓滑板a從A點(diǎn)靜止下滑,t1=0.1s后再與b板一起從A點(diǎn)靜止下滑?；螧C賽道后,運(yùn)動員從b板跳到同方向運(yùn)動的a板上,在空中運(yùn)動的時間t2=0.6s?！菜椒较蚴莿蛩龠\(yùn)動。運(yùn)動員與a板一起沿CD賽道上滑后沖出賽道,落在EF賽道的P點(diǎn),沿賽道滑行,經(jīng)過G點(diǎn)時,運(yùn)動員受到的支持力N=742.5N?！不搴瓦\(yùn)動員的所有運(yùn)動都在同一豎直平面,計(jì)算時滑板和運(yùn)動員都看作質(zhì)點(diǎn),取g=10m/s2⑴滑到G點(diǎn)時,運(yùn)動員的速度是多大？ABCDEFGIRPhhK123N…⑴v0=6.5m/s⑵v共=6.9m/s〔提示：設(shè)人離開b時人和b的速度分別為v1、v2,當(dāng)時a的速度為v=6m/s,人離a的距離是0.6m,人追上a用的時間0.6s,由此可得v1=7m/s；再利用人和b動量守恒得v2=-3m/s。人跳上a過程人和a動量守恒,得共同速度v共。⑶88.75J〔提示：123N…2007高考理綜25．〔20分某興趣小組設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置,用來研究碰撞問題。其模型如圖所示。用完全相同的輕繩將N個大小相同、質(zhì)量不等的小球并列懸掛于一水平桿,球間有微小間隔,從從左到右,球的編號依次為1、2、3……N,球的質(zhì)量依次遞減,每球質(zhì)量與其相鄰左球質(zhì)量之比為k〔k<1。將1號球向左拉起,然后由靜止釋放,使其與2號球碰撞,2號球再與3號球碰撞……所有碰撞皆為無機(jī)械能損失的正碰?！膊挥?jì)空氣阻力,忽略繩的伸長,g取10m/s2⑴設(shè)與n+1號球碰撞前n號球的速度為vn,求n+1號球碰撞后的速度。⑵若N=5,在1號球向左拉高h(yuǎn)的情況下,要使5號球碰撞后升高16h〔16h小于繩長,問k值為多少？⑶在第⑵問的條件下,懸掛哪個球的繩最容易斷,為什么？解：⑴⑵k=0.414〔提示：⑶1號球?！蔡崾荆?因此兩項(xiàng)都是1號球最大。難2007高考物理試題A2A1S1S2LLPD45°v0+固定擋板固定薄板電子快門B20．〔18分如圖是某裝置的垂直截面圖,虛線A1A2是垂直截面與磁場區(qū)邊界面的交線,勻強(qiáng)磁場分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,方向垂直紙面向外。A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45°。在A1A2左側(cè),固定的薄板和等大的擋板均水平放置,它們與垂直截面交線分別為S1、S2,相距L=0.2m。在薄板上P處開一小孔,P與A1A2線上點(diǎn)D的水平距離為L。在小孔處裝一個電子快門。起初快門開啟,一旦有帶正電微粒剛通過小孔,快門立即關(guān)閉,此后每隔T=3.0×10-3s開啟一次并瞬間關(guān)閉。從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒,它經(jīng)過磁場區(qū)域后入射到PA2A1S1S2LLPD45°v0+固定擋板固定薄板電子快門B⑴v0=100m/s〔提示：微粒在磁場中的半徑滿足：L<r<2L,因此80<v0<160,而m/s〔n=1,2,3…,因此只能取n=2⑵t=2.8×10-2s〔提示：兩次穿越磁場總時間恰好是一個周期,在磁場外的時間是難2007高考物理19．〔16分如圖所示,一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒,棒下端離地面高H,上端套著一個細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量均為m,相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmg<k>1>。斷開輕繩,棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長,與地面發(fā)生碰撞時,觸地時間極短,無動能損失。棒在整個運(yùn)動過程中始終保持豎直,空氣阻力不計(jì)。求：⑴棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中,環(huán)的加速度。⑵從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間,棒運(yùn)動的路程s。⑶從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止,摩擦力對環(huán)及棒做的總功W。H棒環(huán)⑴a環(huán)=<k-1>g,豎直向上。⑵〔提示：落地及反彈的瞬時速度,a棒=<k+1>g,豎直向下,勻減速上升高度s1=v2/2a棒,而s=H+2s1。⑶H棒環(huán)〔提示：用遞推的方法。第一次碰地后,環(huán)和棒的加速度大小分別是a環(huán)=<k-1>g和a環(huán)=<k+>g,設(shè)經(jīng)過時間t1達(dá)到共速v1′,方向向下。以向下為正方向,v1′=v1-a環(huán)t1=-v1+a棒t1,解得,,該過程棒上升的高度環(huán)下降的高度,相對滑動距離x1=h1+h2=。棒和環(huán)第二次與地碰撞時的速度v22-v1′2=2gh1,得,與上同理可推得第二次相對滑動距離x2=,即x1、x2、x3成無窮等比數(shù)列,其總和,W=-kmgx可得結(jié)論。難20XX〔省15．<16分>如圖所示,間距為L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ,導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計(jì)．場強(qiáng)為B的條形勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁場區(qū)域的寬度為d1,間距為d2．兩根質(zhì)量均為m、有效電阻均為R的導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直．<設(shè)重力加速度為g><1>若a進(jìn)入第2個磁場區(qū)域時,b以與a同樣的速度進(jìn)入第1個磁場區(qū)域,求b穿過第1個磁場區(qū)域過程中增加的動能△Ek．<2>若a進(jìn)入第2個磁場區(qū)域時,b恰好離開第1個磁場區(qū)域；此后a離開第2個磁場區(qū)域時,b又恰好進(jìn)入第2個磁場區(qū)域．且a．b在任意一個磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運(yùn)動時間均相．求b穿過第2個磁場區(qū)域過程中,兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q．<3>對于第<2>問所述的運(yùn)動情況,求