近十年年高考物理電磁感應(yīng)壓軸題

1、電磁感應(yīng)2006年全國(guó)理綜 (北京卷)24（20分）磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)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(jiǎn)稱通道）組成。如圖2所示，通道尺寸a2.0m，b0.15m、c0.10m。工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B8.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；沿x軸正方向加勻強(qiáng)電場(chǎng)，使兩金屬板間的電壓U99.6V；海水沿y軸正方向流過(guò)通道。已知海水的電阻率0.22·m。（1）船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向；（2）船以vs5.0m/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

2、截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd8.0m/s。求此時(shí)兩金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U。（3）船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓U/UU計(jì)算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)化為對(duì)船的推力。當(dāng)船以vs5.0m/s的船速度勻速前進(jìn)時(shí)，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 則Ft= N對(duì)海水推力的方向沿y軸正方向(向右)v0xyOMabBN（2）U=Bub=9.6 V（3）根據(jù)歐姆定律，I2=A安培推力F2I2Bb720 N推力的功率PFvs80%F2vs2 880 W2006年全國(guó)物理試題（江蘇卷） 19（17分）如圖所示，頂角=45°，的金屬

3、導(dǎo)軌 MON固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)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(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂角O處，求：（1）t時(shí)刻流過(guò)導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I和電流方向。 （2）導(dǎo)體棒作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)水平外力F的表達(dá)式。 （3）導(dǎo)體棒在0t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。 （4）若在t0時(shí)刻將外力F撤去，導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時(shí)的坐標(biāo)x。19（1）0到t時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒的位移xt t時(shí)刻，導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度 lx 導(dǎo)體棒的電動(dòng)勢(shì)EB

4、l v0回路總電阻R(2xx)r電流強(qiáng)度電流方向ba（2）FBlI （3）解法一t時(shí)刻導(dǎo)體的電功率PI2RPt Qt解法二t時(shí)刻導(dǎo)體棒的電功率PI2R由于I恒定 R/v0rtt 因此 Q（4）撤去外力持，設(shè)任意時(shí)刻t導(dǎo)體的坐標(biāo)為x，速度為v，取很短時(shí)間t 或很短距離x 解法一 在tt+時(shí)間內(nèi)，由動(dòng)量定理得 BIltmv 掃過(guò)的面積S（x=v0t）x設(shè)滑行距離為d，則 即 d2+2v0t0d2S0解之dv0t0+（負(fù)值已舍去）得 xv0t0+ d解法二在xx+x，由動(dòng)能定理得Fx（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Fmam得Ftmv以下解法同解法一解法三（2）由牛頓第

5、二定律得Fmamm得Fxmvv以下解法同解法二2008年（天津卷）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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為L(zhǎng)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)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿O x方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力列車在驅(qū)動(dòng)

6、系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v(v<v0)(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小25(22分)(1)由于列車速度與磁場(chǎng)平移速度不同,導(dǎo)致穿過(guò)金屬框的磁通量發(fā)生變化,由于電磁感應(yīng),金屬框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流受到的安培力即為驅(qū)動(dòng)力.(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力,MN、PQ應(yīng)位于磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度同為最大值且反向的地方,這會(huì)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(huì)使得金屬框長(zhǎng)邊中電流受到的安培力最大,因

7、此,d應(yīng)為/2的奇數(shù)倍,即(3)由于滿足第(2)問(wèn)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(shí)間t，磁場(chǎng)沒(méi)Ox方向平移的距離為v0t,，同時(shí)，金屬框沿Ox方向移動(dòng)的距離為vt因?yàn)関0v，所以在t時(shí)間內(nèi)MN邊掃過(guò)磁場(chǎng)的面積S=(v0v)Lt在此t時(shí)間內(nèi)，MN邊左側(cè)穿過(guò)S的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化MN=B0L(v0v) t同理，在t時(shí)間內(nèi)，PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通量引起框內(nèi)磁通量變化PQ=B0L(v0v) t故在t時(shí)間內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化MNPQ根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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

8、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(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小F=FMN+FPQ=2B0IL聯(lián)立解得2007高考四川理綜ABCDEFGIRPhhK25（20分）目前，滑板運(yùn)動(dòng)受到青少年的追捧。如圖是某滑板運(yùn)動(dòng)員在一次表演時(shí)的一部分賽道在豎直平面內(nèi)的示意圖，賽道光滑，F(xiàn)GI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(tái)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(dòng)員質(zhì)量為M，M=45kg。表演開始，運(yùn)動(dòng)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

9、與b板一起從A點(diǎn)靜止下滑?；螧C賽道后，運(yùn)動(dòng)員從b板跳到同方向運(yùn)動(dòng)的a板上，在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=0.6s。（水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)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(guò)G點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員受到的支持力N=742.5N。（滑板和運(yùn)動(dòng)員的所有運(yùn)動(dòng)都在同一豎直平面內(nèi)，計(jì)算時(shí)滑板和運(yùn)動(dòng)員都看作質(zhì)點(diǎn)，取g=10m/s2）滑到G點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速度是多大？運(yùn)動(dòng)員跳上滑板a后，在BC賽道上與滑板a共同運(yùn)動(dòng)的速度是多大？從表演開始到運(yùn)動(dòng)員滑至I的過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能改變了多少？123Nv0=6.5m/s v共=6.9m/s（提示：設(shè)人離開b時(shí)人和b的速度分別為v1、v2，當(dāng)

10、時(shí)a的速度為v=6 m/s，人離a的距離是0.6m，人追上a用的時(shí)間0.6s，由此可得v1=7m/s；再利用人和b動(dòng)量守恒得v2=-3m/s。人跳上a過(guò)程人和a動(dòng)量守恒，得共同速度v共。）88.75J（提示：b離開人后機(jī)械能不變，全過(guò)程系統(tǒng)機(jī)械能改變是。） 難2007高考重慶理綜25（20分）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)研究碰撞問(wèn)題。其模型如圖所示。用完全相同的輕繩將N個(gè)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(hào)依次為1、2、3N，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(hào)球向左拉起，然后由靜止釋放，使其與2號(hào)球碰撞，

11、2號(hào)球再與3號(hào)球碰撞所有碰撞皆為無(wú)機(jī)械能損失的正碰。（不計(jì)空氣阻力，忽略繩的伸長(zhǎng)，g取10m/s2）設(shè)與n+1號(hào)球碰撞前n號(hào)球的速度為vn，求n+1號(hào)球碰撞后的速度。若N=5，在1號(hào)球向左拉高h(yuǎn)的情況下，要使5號(hào)球碰撞后升高16h（16 h小于繩長(zhǎng)），問(wèn)k值為多少？在第問(wèn)的條件下，懸掛哪個(gè)球的繩最容易斷，為什么？解： k=0.414（提示：）1號(hào)球。（提示：，因此兩項(xiàng)都是1號(hào)球最大。） 難2007高考廣東物理試題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(chǎng)區(qū)邊界面的交線，勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在A1A2的右側(cè)

12、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(zhǎng)。在小孔處裝一個(gè)電子快門。起初快門開啟，一旦有帶正電微粒剛通過(guò)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(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后入射到P處小孔。通過(guò)小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍。經(jīng)過(guò)一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度

13、v0應(yīng)為多少？求上述微粒從最初水平射入磁場(chǎng)到第二次離開磁場(chǎng)的時(shí)間。（忽略微粒所受重力影響，碰撞過(guò)程無(wú)電荷轉(zhuǎn)移。已知微粒的荷質(zhì)比q/m=1.0×103C/kg。只考慮紙面上帶電微粒的運(yùn)動(dòng)）v0=100m/s（提示：微粒在磁場(chǎng)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=2）t=2.8×10-2s（提示：兩次穿越磁場(chǎng)總時(shí)間恰好是一個(gè)周期，在磁場(chǎng)外的時(shí)間是）難2007高考江蘇物理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(gè)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(dòng)摩

14、擦力kmg(k>1)。斷開輕繩，棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長(zhǎng)，與地面發(fā)生碰撞時(shí)，觸地時(shí)間極短，無(wú)動(dòng)能損失。棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)。求：棒第一次與地面碰撞彈起上升過(guò)程中，環(huán)的加速度。從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間，棒運(yùn)動(dòng)的路程s。從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，摩擦力對(duì)環(huán)及棒做的總功W。H棒環(huán)a環(huán)=(k-1)g，豎直向上。（提示：落地及反彈的瞬時(shí)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。）（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(guò)時(shí)間t1達(dá)到共速v1´

15、，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(guò)程棒上升的高度環(huán)下降的高度，相對(duì)滑動(dòng)距離x1=h1+h2=。棒和環(huán)第二次與地碰撞時(shí)的速度v22-v1´2=2gh1，得，與上同理可推得第二次相對(duì)滑動(dòng)距離x2=，即x1、x2、x3成無(wú)窮等比數(shù)列，其總和，W=-kmgx可得結(jié)論。） 難2008年（江蘇?。?5(16分)如圖所示，間距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計(jì)場(chǎng)強(qiáng)為B的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁場(chǎng)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(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b以與a同樣的速度進(jìn)入第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，求b穿過(guò)第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中增加的動(dòng)能Ek(2)若a進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b恰好離開第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域；此后a離開第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b 又恰好進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)