近十年年高考物理电磁感应压轴题.docx

近十年年高考物理电磁感应压轴题.docx

《近十年年高考物理电磁感应压轴题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《近十年年高考物理电磁感应压轴题.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

近十年年高考物理电磁感应压轴题

近十年年高考物理电磁感应压轴题（总9页）

电磁感应

2006年全国理综（北京卷）

24．（20分）磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。

图1是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。

　　如图2所示，通道尺寸a＝，b＝、c＝。

工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝的匀强磁场；沿x轴正方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝；海水沿y轴正方向流过通道。

已知海水的电阻率ρ＝Ω·m。

（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；

（2）船以vs＝s的速度匀速前进。

若以船为参照物，海水以s的速率涌入进水口由于通道的截面积小球进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd＝s。

求此时两金属板间的感应电动势U

。

　　（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压U/＝U－U

计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力。

当船以vs＝s的船速度匀速前进时，求海水推力的功率。

解析24.（20分）

（1）根据安培力公式,推力F1=I1Bb，其中I1=

R＝ρ

　则Ft=

N

对海水推力的方向沿y轴正方向（向右）

（2）U

=Bu

b=V

（3）根据欧姆定律，I2=

A

安培推力F2＝I2Bb＝720N

推力的功率P＝Fvs＝80%F2vs＝2880W

2006年全国物理试题（江苏卷）

19．（17分）如图所示，顶角θ=45°，的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。

一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向左滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。

导体棒与导轨接触点的a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。

t=0时，导体棒位于顶角O处，求：

（1）t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。

（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。

（3）导体棒在0～t时间内产生的焦耳热Q。

（4）若在t0时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。

19．

（1）0到t时间内，导体棒的位移　　　　　　x＝t

t时刻，导体棒的长度　　　　　l＝x

导体棒的电动势　　　　　　　　　E＝Blv0

　　　　　　　回路总电阻　　　　　　　　　　　R＝（2x＋

x）r

电流强度　　　　　　　　　　　　

电流方向　　　　　　　　　　　　b→a

（2）　　　　　　　　　　　　　　　　F＝BlI＝

（3）解法一

　　　t时刻导体的电功率　　　　　　　P＝I2R＝

　　　　　　　　　　　　　　　　　　∵P∝t∴　Q＝

t＝

解法二

　　　t时刻导体棒的电功率　　　　P＝I2R

　　　由于I恒定　　　　　　　　R/＝v0rt∝t

因此　　　　　　　　　　　

Q＝

　（4）撤去外力持，设任意时刻t导体的坐标为x，速度为v，取很短时间Δt或很短距离Δx

解法一

　　　在t～t+时间内，由动量定理得

　　　BIlΔt＝mΔv

扫过的面积ΔS＝

　　（x=v0t）

x＝

设滑行距离为d，则　

即　　　　d2+2v0t0d－2ΔS＝0

解之　　　　d＝－v0t0+

　　　　（负值已舍去）

得　　　x＝v0t0+d＝

＝

解法二

　　在x～x+Δx，由动能定理得

　　　　　　　　　FΔx＝

（忽略高阶小量）

　　　得　　　

以下解法同解法一

解法三

（1）

由牛顿第二定律得　F＝ma＝m

得　　　　　　　　FΔt＝mΔv

以下解法同解法一

解法三

（2）

由牛顿第二定律得　F＝ma＝m

＝m

得　　　　　　　　FΔx＝mvΔv

以下解法同解法二

2008年（天津卷）

25．（22分）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具．它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为L平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图1所示．列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为B0，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移．设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力．列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v（v

（1）简要叙述列车运行中获得驱动力的原理；

（2）为使列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式；

（3）计算在满足第

（2）问的条件下列车速度为v时驱动力的大小．

25．（22分）

（1）由于列车速度与磁场平移速度不同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到的安培力即为驱动力.

（2）为使列车获得最大驱动力,MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致框中电流最强,也会使得金属框长边中电流受到的安培力最大,因此,d应为λ/2的奇数倍,即

（3）由于满足第

（2）问条件，则MN、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反，经短暂时间Δt，磁场没Ox方向平移的距离为v0Δt,，同时，金属框沿Ox方向移动的距离为vΔt．

因为v0＞v，所以在Δt时间内MN边扫过磁场的面积

S=（v0－v）LΔt

在此Δt时间内，MN边左侧穿过S的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化

ΔΦMN=B0L（v0－v）Δt

同理，在Δt时间内，PQ边左侧移出金属框的磁通量引起框内磁通量变化

ΔΦPQ=B0L（v0－v）Δt

故在Δt时间内金属框所围面积的磁通量变化

ΔΦ＝ΔΦMN＋ΔΦPQ

根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势大小

根据闭合电路欧姆定律有

根据安培力公式,MN边所受的安培力

FMN=B0IL

PQ边所受的安培力

FPQ=B0IL

根据左手定则,MN、PQ边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小

F=FMN+FPQ=2B0IL

联立解得

2007高考四川理综

25．（20分）目前，滑板运动受到青少年的追捧。

如图是某滑板运动员在一次表演时的一部分赛道在竖直平面内的示意图，赛道光滑，FGI为圆弧赛道，半径R=6.5m，G为最低点并与水平赛道BC位于同一水平面，KA、DE平台的高度都为h=。

B、C、F处平滑连接。

滑板a和b的质量均为m，m5kg，运动员质量为M，M=45kg。

表演开始，运动员站在滑板b上，先让滑板a从A点静止下滑，t1=后再与b板一起从A点静止下滑。

滑上BC赛道后，运动员从b板跳到同方向运动的a板上，在空中运动的时间t2=。

（水平方向是匀速运动）。

运动员与a板一起沿CD赛道上滑后冲出赛道，落在EF赛道的P点，沿赛道滑行，经过G点时，运动员受到的支持力N=。

（滑板和运动员的所有运动都在同一竖直平面内，计算时滑板和运动员都看作质点，取g=10m/s2）⑴滑到G点时，运动员的速度是多大？

⑵运动员跳上滑板a后，在BC赛道上与滑板a共同运动的速度是多大？

⑶从表演开始到运动员滑至I的过程中，系统的机械能改变了多少？

⑴v0=s⑵v共=s（提示：

设人离开b时人和b的速度分别为v1、v2，当时a的速度为v=6m/s，人离a的距离是，人追上a用的时间，由此可得v1=7m/s；再利用人和b动量守恒得v2=-3m/s。

人跳上a过程人和a动量守恒，得共同速度v共。

）⑶（提示：

b离开人后机械能不变，全过程系统机械能改变是

。

）难

2007高考重庆理综

25．（20分）某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题。

其模型如图所示。

用完全相同的轻绳将N个大小相同、质量不等的小球并列悬挂于一水平杆，球间有微小间隔，从从左到右，球的编号依次为1、2、3……N，球的质量依次递减，每球质量与其相邻左球质量之比为k（k<1）。

将1号球向左拉起，然后由静止释放，使其与2号球碰撞，2号球再与3号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰。

（不计空气阻力，忽略绳的伸长，g取10m/s2）⑴设与n+1号球碰撞前n号球的速度为vn，求n+1号球碰撞后的速度。

⑵若N=5，在1号球向左拉高h的情况下，要使5号球碰撞后升高16h（16h小于绳长），问k值为多少？

⑶在第⑵问的条件下，悬挂哪个球的绳最容易断，为什么？

解：

⑴

⑵k=（提示：

）

⑶1号球。

（提示：

，因此

两项都是1号球最大。

）难

2007高考广东物理试题

20．（18分）如图是某装置的垂直截面图，虚线A1A2是垂直截面与磁场区边界面的交线，匀强磁场分布在A1A2的右侧区域，磁感应强度B=，方向垂直纸面向外。

A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45°。

在A1A2左侧，固定的薄板和等大的挡板均水平放置，它们与垂直截面交线分别为S1、S2，相距L=。

在薄板上P处开一小孔，P与A1A2线上点D的水平距离为L。

在小孔处装一个电子快门。

起初快门开启，一旦有带正电微粒刚通过小孔，快门立即关闭，此后每隔T=×10-3s开启一次并瞬间关闭。

从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到P处小孔。

通过小孔的微粒与档板发生碰撞而反弹，反弹速度大小是碰前的倍。

⑴经过一次反弹直接从小孔射出的微粒，其初速度v0应为多少？

⑵求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间。

（忽略微粒所受重力影响，碰撞过程无电荷转移。

已知微粒的荷质比q/m=×103C/kg。

只考虑纸面上带电微粒的运动）

⑴v0=100m/s（提示：

微粒在磁场中的半径满足：

L

m/s（n=1，2，3…），因此只能取n=2）

⑵t=×10-2s（提示：

两次穿越磁场总时间恰好是一个周期，在磁场外的时间是

）难

2007高考江苏物理

19．（16分）如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环。

棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg（k>1）。

断开轻绳，棒和环自由下落。

假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。

棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。

求：

⑴棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环的加速度。

⑵从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间，棒运动的路程s。

⑶从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功W。

⑴a环=（k-1）g，竖直向上。

⑵

（提示：

落地及反弹的瞬时速度

，a棒=（k+1）g，竖直向下，匀减速上升高度s1=v2/2a棒，而s=H+2s1。

）⑶

（提示：

用递推的方法。

第一次碰地后，环和棒的加速度大小分别是a环=（k-1）g和a环=（k+）g，设经过时间t1达到共速v1´，方向向下。

以向下为正方向，v1´=v1-a环t1=

-v1+a棒t1，解得

，

，该过程棒上升的高度

环下降的高度

，相对滑动距离x1=h1+h2=

。

棒和环第二次与地碰撞时的速度v22-v1´2=2gh1，得

，与上同理可推得第二次相对滑动距离x2=

，即x1、x2、x3成无穷等比数列，其总和

，W=-kmg∙x可得结论。

）难

2008年（江苏省）

15．（16分）如图所示，间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ，导轨光滑且电阻忽略不计．场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d1，间距为d2．两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上，并与导轨垂直．（设重力加速度为g）

（1）若a进入第2个磁场区域时，b以与a同样的速度进入第1个磁场区域，求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能△Ek．

（2）若a进入第2个磁场区域时，b恰好离开第1个磁场区域；此后a离开第2个磁场区域时，b又恰好进入第2个磁场区域．且a．b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相．求b穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q．

（3）对于第

（2）问所述的运动情况，求a穿出第k个磁场区域时的速率

15．⑴a和b不受安培力作用，由机械能守恒知

①

⑵设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为

，刚离开无磁场区域时的速度为

，由能量守恒知

在磁场区域中，

②

在无磁场区域中

③

解得

④

⑶在无磁场区域，根据匀变速直线运动规律有

⑤

且平均速度

⑥

有磁场区域，棒a受到合力

⑦

感应电动势

⑧

感应电流

⑨

解得

⑩

根据牛顿第二定律，在t到

时间内

则有

解得

联立⑤⑥

解得