高中物理2022年高三名校大題天天練

物理：2022年高三名校大題天天練（一）1．如圖（甲）所示，一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)均勻分布著與線圈平面垂直的磁場(chǎng)。已知線圈的匝數(shù)n=100匝，電阻r=Ω，所圍成矩形的面積S=m2，小燈泡的電阻R=Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值的表達(dá)式為，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場(chǎng)變化的周期。不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：

（1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值

（2）小燈泡消耗的電功率

（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化0～T/4的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)小燈光的電荷量

2．如圖所示，在高度差h=m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感強(qiáng)度B=T、方向垂直于豎直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正方形線abcd的質(zhì)量m=kg、邊長(zhǎng)L=m、電阻R=Ω，線框平面與豎直平面平行，靜止在位置“Ⅰ”時(shí)，cd邊跟磁場(chǎng)下邊緣有一段距離?，F(xiàn)用一豎直向上的恒力F=N向上提線框，線框由位置“Ⅰ”無(wú)初速度開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，最后到達(dá)位置“Ⅱ”（ab邊恰好出磁場(chǎng)），線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊保持水平。設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)。求：（g取10m/s2）

（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)前距磁場(chǎng)下邊界的距離H。

（2）線框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的過(guò)程中，恒力F做的功是多少？線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？

3．如圖所示，兩根距為d足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌位于水平的xoy平面內(nèi)，導(dǎo)軌與x軸平行，一端接有阻值為R的電阻。在x＞0的一側(cè)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一電阻為r的金屬直桿與金屬導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，并可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。開(kāi)始時(shí)，金屬直桿位于x=0處，給金屬桿一大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有一大小可調(diào)節(jié)的沿x軸方向的外力F作用在金屬桿上，使金屬桿保持大小為a、方向沿x軸負(fù)方向的恒定加速度運(yùn)動(dòng)。金屬軌道電阻可忽略不計(jì)。求：

（1）金屬桿減速過(guò)程中到達(dá)x0的位置時(shí)金屬桿的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；

（2）回路中感應(yīng)電流方向開(kāi)始改變時(shí)，金屬桿在軌道上的位置；

（3）若金屬桿質(zhì)量為m，試推導(dǎo)出外力F隨金屬桿在軸上的位置（x）變化的表達(dá)式。

4.（8分）人類受小鳥(niǎo)在空中飛翔的啟發(fā)而發(fā)明了飛機(jī)，小鳥(niǎo)在空中滑翔時(shí)獲得向上的舉力可表示為F=kSv2，式中S為翅膀的面積，v為小鳥(niǎo)飛行的速度，k為比例系數(shù)。一小鳥(niǎo)質(zhì)量為100g、翅膀面積為40cm2，其水平勻速滑翔的最小速度為10m/s。假定飛機(jī)飛行時(shí)獲得向上的舉力與小鳥(niǎo)飛行時(shí)獲得的舉力有同樣的規(guī)律。現(xiàn)有一架質(zhì)量為3200kg的飛機(jī)，機(jī)翼面積為，若飛機(jī)起飛的跑道長(zhǎng)為400m,則飛機(jī)在跑道上獲得的加速度至少為多少才能起飛？5．（12分）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿達(dá)到最大速度vm，在這個(gè)過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱為Q，導(dǎo)軌（1）求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?）金屬桿金屬桿的（3）求金屬桿從靜止開(kāi)始至達(dá)到最大速度的過(guò)程中下降的高度。θθθRBbaNMQPMAOMAOBmL的粗糙水平軌道，水平軌道的左側(cè)連一半徑為R的光滑圓弧軌道，圓弧軌道與水平軌道在B點(diǎn)相切。車(chē)右端固定一個(gè)尺寸可以忽略、處于鎖定狀態(tài)的壓縮彈簧，一質(zhì)量為m的小物塊從圓弧的最高點(diǎn)A處由靜止釋放，沿著軌道運(yùn)動(dòng)恰好能與小車(chē)右端的彈簧接觸，此時(shí)彈簧鎖定瞬間解除，當(dāng)物塊再回到圓弧的最高點(diǎn)時(shí)，與小車(chē)相對(duì)靜止。求：（1）解除鎖定前彈簧的彈性勢(shì)能？（2）小物塊第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度大?。?．（14分）如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直xoy平面（紙面）向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過(guò)y軸上y＝h處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0，方向沿x軸yxP1P2P30正方向；然后，經(jīng)過(guò)yxP1P2P30點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)y軸上y＝處的P3點(diǎn)。不計(jì)重力。求（l）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。（2）粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向。（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。1．（11分）解：

（1）因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T(mén)=×10－2s。

所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為

（2）根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為

通過(guò)小燈泡電流的有效值為，

燈泡消耗的電功率為P=I2R=W

（3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化1/4周期內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值

通過(guò)燈泡的平均電流

通過(guò)燈泡的電荷量。

2．（12分）

（1）在恒力作用下，線圈開(kāi)始向上做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)線圈的加速度為a，據(jù)牛頓第二定律有：

F－mg=ma解得a=30m/s2

設(shè)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為v1，則：cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv1

線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=E/R

線框所受的安培力為F安=BIL

因線框做勻速運(yùn)動(dòng)，則有F=F安+mg，

聯(lián)立上述幾式，可解得

由解得H=9.6m。

（2）恒力F做的功W=F(H+L+h)=J

從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)到ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢(shì)能和產(chǎn)生的熱量Q，即

F(L+h)=mg(L+h)+Q

解得：Q=(F－mg)(L+h)=J

或Q=I2Rt=(BLv/R2)R(h+L)/v=J

3．（13分）

（1）設(shè)金屬桿到達(dá)x0處時(shí)，其速度為v1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

解得：

金屬桿的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

（2）當(dāng)金屬桿的速度減小到零時(shí)，回路中感應(yīng)電流方向發(fā)生改變，設(shè)此時(shí)金屬桿的位置為xm

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，解得

（3）在金屬桿沿x軸的正方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)金屬桿到達(dá)x處時(shí)，速度大小為v，

則

金屬桿的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Bdv

金屬桿中的感應(yīng)電流為，方向沿y軸正方向

金屬桿受到的安培力為FA=BId，方向沿x軸負(fù)方向

設(shè)負(fù)x方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律F+FA=ma

外力F隨金屬桿的位置x變化的關(guān)系為：

在金屬桿沿x軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)金屬桿到達(dá)x處時(shí)的速度大小為v，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，

同理，此過(guò)程金屬桿的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Bdv

金屬感受到的安培力為

，方向?yàn)閤軸正方向

設(shè)負(fù)x方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律F－FA=ma

外力F隨金屬桿位置x變化的關(guān)系為：

4．（8分）解：小鳥(niǎo)和飛機(jī)飛行時(shí)，受到的舉力等于重力對(duì)小鳥(niǎo)(2分)對(duì)飛機(jī)（1分）2∴(2分)2由得a=5m/s2(2分)5.(12分)（1）當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)，(2分)N=mgcosθ(1分)(1分)∴(1分)（2）當(dāng)桿的速度為時(shí)，(2分)(1分)∴(1分)1h(3)設(shè)金屬桿從靜止到達(dá)最大1h2sinθ有mgh－μmgcosθ－Q＝mvm(2分)2sinθh=ssinθ(1分)(1分)6．（14分）(1)由系統(tǒng)的動(dòng)量守恒可知，當(dāng)小物塊恰好和小車(chē)右端的彈簧接觸時(shí)，小車(chē)和物塊都處于靜止∴mgR=fL(3分)鎖定解除后有