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H导轨间的距离

L=O40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角0 =37° ,在导

轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0 50T、方向垂点于

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

5V、内阻r=0 50 Q的直流电源.现把一个质?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=25Q,金属导轨电阻不计，g取10n√s2.已知SIn 37° =0 60, COS 370 =0 80,求：

（1）通过导体棒的电流；

（2）导体棒受到的安培力人小：

（3）导体棒受到的摩擦力

15.（7分）如图15所示，边长L=O dOm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R O=IO

Q, 金属棒W与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒Mi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=O 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.若金屈棒以v=4 0m∕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匕通过的电流人小和方向;

（3）导线框消耗的电功率.

16.（8分）如图16所示，正方形导线框abed的质量为m、边长为1, 导线框的总电阻为R.导线框从垂直紙面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由卜?落，卜落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内，Cd边保持水平.磁场的磁感应强度人小为B,方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面水平距离为1己.知Cd边刚进入磁场时线框

恰好做匀速运动.觅力加速度为g. rrrrrry （1）求Cd边刚进入磁场时导线框的速度大小. XXXXXX i .

f> <

（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

Λ..×..χ..χ.χ..χJ.

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00'匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10 Ω ,线圈的两端

经集流坏与电阳R连接，电阻R=90Q,与R并联的交流电圧表为理想?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0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垠大值：

O t

（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1=4 O cm,两板间距离d=l Ocm,极板右端与荧光屏的距C

离L=I8 cm.由阴极发出的电子经电场加速后，以v=l. 6 占卜JjT二 .................. ×107m∕s的速度沿中心线进入竖直偏转电场.若电子由阴O y

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阴极］H I

均可忽略不计，已知电子的电荷量e=16×10"19 C,质量 * i?∕*-------------- L ------ * m=0 91×10'3° kg.图 18（1）求加速电压Uo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=40sm IOon t （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,磁场的磁感应强度人小为B,方向垂直纸面向外.竖

II平行正对放置的两金属板A、K连在电压町调的电路中.S H

S?为A、K板上的两个小孔，且Si、S2和O在同一直线上，

另有一水平放置的足够大的荧光屛D, 0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Sl

进入电场后，通过S2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町忽略不计.

（1）请分段描述粒子自Sl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"广

D PQ

图19 兰.

（3）移动滑片P,使粒子打在荧光屏上Q点，PQ= 3 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II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=IOT.与N平行的竖直界IfflM左侧存在竖直向卜?的匀强电场，电场强度E I=I（X） 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E2=WO 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m2=l. 8×W4kg的带正电的小物体b （町视为贡点），电荷量q2=l. OXW5C. 一个质?m1=l 8× 10^4 kg,电荷?qι=3 0×W5 C的带负电小物体（可■视为质点）a以水平速度VO 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,进入界而M右侧的场区，并从场区右边界N射岀，落到地面上的Q点（图屮未画出）.己知支架顶端距地而的高度h=1.0m, M和N两个界面的距离L=O lOm, g取IOnVS2?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介电路?根据闭介电路欧姆定律有:

（2）导体棒受到的安培力

F ? = B （3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F ι=mgsin 37° =0. 24N 由于F 】

小于安培力，故导体棒受沿斜面向卜的摩擦力f …… 分

根据共点力平衡*件

mgs

解得：f=6. OXW 3N

（1）金属棒产生的电动势人小为：E=B√2 Lv=0.4√2 V=O. 56 V

（2）金属棒运动到AC 位宜时，导线框左、右两侧电阻并联，其并联电阻为:

E

R 戸1. 0 Q ,根据闭合电路欧姆定律I= Rl +r =0. 47 A .......................

根据右手定则，电流方向从N 到M ...........

（3）导线框消耗的功率为:P ?≡I ? ）∣=0. 22 W 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=—

2∣2 R

导线框受到的安培力为F^lI= —- ........................................ 1分

R

因Cd 刚进入磁场时导线框做匀速运动，所以有F αF, (1)

分

以上各式联立，得：V= (1)

Bi-

分

（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 e v

*> *? ?>

代入（1）中的结果，整理得：

P 厂Bw .............................. I 15. （7分）

3

0 ,??? 2 分

1 ?1

导线框消耗的电功率为:

R 二 ............................................. 1 分

（3）导线框ab 边刚进入磁场时，Cd 边即离开僦场，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Zmgl-W 8 = O ............. 1分

解得 W ? = 2mgl (1)

17. （8 分）

（1 ＞交流发电机产生电动势的最大值E n r=nBS ω ......................... 1分 工忌 2π 曰-2nπΦm

而Gm 迪S 、OJ = -- ,所以，E m = (1)

T T

由G-t 图线可知：Φn r=2. OXW 2 Wb, T=6. 28× W 2 S ........................... 所以 E m =200 V (1)

（2）电动势的有效值E= -E n t=IOO√2 V ................................. 1分

2 E L

由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I= ---- =√2 A (1)

R+r

交流电压表的示数为U=IR=90√2 V=I27 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)

1

解得 UO=728 V .................................... 亍 .. (1)

（2） 设偏转电场电压为UI 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,

U d 1

. 1 eU 1 .

即一=-at∕ ---- - ? L ................................................... 1 2 2 2 Ind 电子通过偏转电场的时间t= - ........................................... 1分

加 V

Z dm

解得 Ui=-r r-91 V,

et -

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=40sinl00∏ t （V ）可知3=100∏ s^1

, U m =40V 2 yr 1 偏转电场变化的周期T=—=0. 02 s,而t=- =2. 5×10^9S . 可见每个电子通过

ω V

偏转电场的过程中，电场可视为稳定的匀强电场?

当极板间加最大电压时，电子有最大偏转最y m =lat 2=-巴竺?t7. 20cm ?

Bi-V

R l

B 2I 2V 2 R

电子飞出偏转电场时平行极板方向分速度V I=Vl42（7 5?）吹

（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：E

I = =1. 5A ................................................................... 2分（2）导体棒受到的安培力

F ?= BIL = O. 30 N ........................................................................ 2分（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力Fι=mgsin 37。=0.24N

由于F l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

IngSin 37o+ f = F 安 ...................................................................... 1分解得：f=6. OXW2N ..................................................... 1 分

15.（7 分）

（1）................................................................ 金属棒产生的电动势人小为：E=B√2 Lv=O. 4√2 V=O. 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：

E

R昇=l?0Q,根据闭合电路欧姆定律I= 口 =0. 47 A ............................ 2分

K并+ r

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 Ilr=I2R H=O. 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=—

_ 2? 2 R

导线框受到的安培力为Fm=——- .......................................... 1分

R

因Cd刚进入磁场时导纟匀速运动,所以有F -mg，.......................... 1以上各式联立，得：V= ............................................... 1分

（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 U=F

21 2 2

代入（1）中的结果，幣理得：P 4=B I V (1)

R

分

导线框消耗的电功率为：

B2IV B2IV , P -------- -------- 电=IK= R2

R=