高考物理经典大题练习及答案汇编.docx

高考物理经典大题练习及答案 14．（7分）如图14所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在 导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直 于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接图14 触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω,金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2．已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力 15．（7分）如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD 由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0＝1.0 Ω， 金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电 阻r=0.20 Ω．导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.50 T,方向垂直导线框所在平面向里．金属棒MN与导线框接触良好，且 与导线框的对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD 连线上．若金属棒以v=4.0 m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运 动至AC的位置时，求（计算结果保留两位有效数字）： 图15 （1）金属棒产生的电动势大小； （2）金属棒MN上通过的电流大小和方向； （3）导线框消耗的电功率． 16．（8分）如图16所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l， 导线框的总电阻为R．导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上 方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直 平面内，cd边保持水平．磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向 里，磁场上、下两个界面水平距离为l已．知cd边刚进入磁场时线框 恰好做匀速运动．重力加速度为g． （1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小． （2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克 服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率．图16 （3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导 线框克服安培力所做的功． 17．（8分）图17（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO′匀速转动，线圈的匝数 n=100、电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R=90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t 按图17（乙）所示正弦规律变化．求： （1）交流发电机产生的电动势最大值； （2）电路中交流电压表 的示数． 18．（8分）图18为示波管的示意图，竖直偏转电极的极板 长l=4.0 cm ，两板间距离d=1.0 cm ，极板右端与荧光屏的 距离L=18 cm ．由阴极发出的电子经电场加速后，以v=1．6 ×107 m ／s 的速度沿中心线进入竖直偏转电场．若电子由阴 极逸出时的初速度、电子所受重力及电子之间的相互作用力 均可忽略不计，已知电子的电荷量e=1.6×10—19 C ，质量 m=0.91×10-30 kg ． 图18 （1）求加速电压U 0的大小； （2）要使电子束不打在偏转电极的极板上，求加在竖直偏转电极上的电压应满足的条件； （3）若在竖直偏转电极上加u=40sin 100πt （V ）的交变电压，求电子打在荧光屏上产生亮线的长度． 19．（9分）如图19所示，在以O 为圆心，半径为R 的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．竖 直平行正对放置的两金属板A 、K 连在电压可调的电路中．S 1、 S 2为A 、K 板上的两个小孔，且S 1、S 2和O 在同一直线上，另 有一水平放置的足够大的荧光屏D ，O 点到荧光屏的距离为 h ．比荷（电荷量与质量之比）为k 的带正电的粒子由S 1进入 电场后，通过S 2射向磁场中心，通过磁场后打在荧光屏D 上．粒 子进入电场的初速度及其所受重力均可忽略不计． （1）请分段描述粒子自S 1到荧光屏D 的运动情况； （2）求粒子垂直打到荧光屏上P 点时速度的大小； 图 19 （ 3）移动滑片P ，使粒子打在荧光屏上Q 点，PQ= h （如图19所示），求此时A 、K 两极板间的电压． 20．（9分）如图20所示，地面上方竖直界面N 左侧空间存在着水平的、垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=2.0 T ．与N 平行的竖直界面M 左侧存在竖直向下的匀强电场，电场强度E 1=100 N/C ．在界面M 与N 之间还同时存在着水平向左的匀强电场，电场强度E 2=200 N/C ．在紧靠界面M 处有一个固定在水平地面上的竖直绝缘支架，支架上表面光滑，支架上 放有质量m 2=1．8×10-4 kg 的带正电的小物体b （可视为质点），电荷量q 2=1．0×10-5 C ．一个质 量m 1=1.8×10-4 kg ，电荷量q 1=3.0×10-5 C 的带负电小物体（可视为质点）a 以水平速度v 0 射入场区，沿直线运动并与小物体b 相碰，a 、b 两个小物体碰后粘合在一起成小物体c ，进入界面M 右侧的场区，并从场区右边界N 射出，落到地面上的Q 点（图中未画出）．已知支 架顶端距地面的高度h=1.0 m ，M 和N 两个界面的距离L=0.10 m ，g 取10 m/s 2．求： （1）小球a 水平运动的速率； （2）物体c 刚进入M 右侧的场区时的 33 r R E +0加速度； （3）物体c 落到Q 点时的速率． 14．（7分） （1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有： I = =1.5A …………………………………………………………………………2分 （2）导体棒受到的安培力 F 安 =B I L =0.30 N …………………………………………………………………………2分 （3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F 1=mgsin 37°=0.24 N 由于F 1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f (1) 分 根据共点力平衡条件 mgsin 37°+f=F 安 ……………………………………………………………………… 1分 解得：f=6.0×10-2 N …………………………………………………………………1分 15．（7分） （1）金属棒产生的电动势大小为：E=B 2Lv=0.42V=0.56 V ………………2分 （2）金属棒运动到AC 位置时，导线框左、右两侧电阻并联，其并联电阻为： R 并=1.0 Ω，根据闭合电路欧姆定律I= =0.47 A ………………………………2分 根据右手定则，电流方向从N 到M …………………………………………………1分 （3）导线框消耗的功率为：P 框=I 2R 并=0.22 W ……………………………………2分 16．（8分） （1）设线框cd 边刚进入磁场时的速度为v ，则在cd 边进入磁场过程时产生的感应电动势为E=Blv ， 根据闭合电路欧姆定律，通过导线框的感应电流为I= 导线框受到的安培力为F 安=BIl= ......................................................1分 因cd 刚进入磁场时导线框做匀速运动，所以有F 安=mg ， (1) 分 以上各式联立，得：v= ……………………………………………………………1分 r R E +并R Blv R v l B 222 2l B mgR （2）导线框cd 边在磁场中运动时，克服安培力做功的功率为：P 安=F 安v 代入（1）中的结果，整理得：P 安= ……………………………………………1分 导线框消耗的电功率为： P 电=I 2 R= R= ……………………………………………………………1分 （3）导线框ab 边刚进入磁场时，cd 边即离开磁场，因此导线框继续做匀速运动．导线框穿过磁场的整个过程中，导线框的动能不变． 设导线框克服安培力做功为W 安，根据动能定理有2mgl －W 安＝0 .....................1分 解得W 安＝2mgl (1) 17．（8分） （1）交流发电机产生电动势的最大值E m =nBS ω ……………………………………1分 而Φm =BS 、ω= ，所以，E m = ………………………………………………1 由Φ－t 图线可知：Φm =2.0×10-2 Wb ，T=6.28×10-2 s .................................... 所以E m =200 V (1) （2）电动势的有效值E= E m =1002V …………………………………………1分 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I=r R E + =2 A …………………1 交流电压表的示数为U=IR=902V=127 V …………………………………………2分 18．（8分）（1）对子通过加速电场的过程，根据动能定理有eU 0= mv 2 …………………2 解得U 0=728 V ……………………………………………………………………………1 （2）设偏转电场电压为U 1时，电子刚好飞出偏转电场，则此时电子沿电场方向的位移恰好为d/2， 即 = at 2= ·t 2……………………………………………………………………1 电子通过偏转电场的时间t= …………………………………………………………1分 解得U 1= =91 V ， 所以，为使电子束不打在偏转电极上，加在偏转电极上的电压U 应小于91V ……1分 （3）由u=40sin100πt （V ）可知ω=100π s -1，U m =40 V 偏转电场变化的周期T= =0.02 s ，而t= =2.5×10-9 s ．T t ，可见每个电子通过偏转电场的过程中，电场可视为稳定的匀强电场． R v l B 2 22R v l B 22222 。