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。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，磁場的磁感應強度隨時間如圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值的表達式為，其中Bm為磁感應強度的最大值，T為磁場變化的周期。不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：

（1）線圈中產(chǎn)生感應電動勢的最大值

（2）小燈泡消耗的電功率

（3）在磁感應強度變化0～T/4的時間內(nèi)，通過小燈光的電荷量

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

（1）線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H。

（2）線框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的過程中，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足夠長的平行光滑金屬導軌位于水平的xoy平面內(nèi)，導軌與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磁場，磁感應強度為B。一電阻為r的金屬直桿與金屬導軌垂直放置且接觸良好，并可在導軌上滑動。開始時，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。在運動過程中有一大小可調(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軸負方向的恒定加速度運動。金屬軌道電阻可忽略不計。求：

（1）金屬桿減速過程中到達x0的位置時金屬桿的感應電動勢E；

（2）回路中感應電流方向開始改變時，金屬桿在軌道上的位置；

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

4.（8分）人類受小鳥在空中飛翔的啟發(fā)而發(fā)明了飛機，小鳥在空中滑翔時獲得向上的舉力可表示為F=kSv2，式中S為翅膀的面積，v為小鳥飛行的速度，k為比例系數(shù)。一小鳥質(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。假定飛機飛行時獲得向上的舉力與小鳥飛行時獲得的舉力有同樣的規(guī)律?，F(xiàn)有一架質(zhì)量為3200kg的飛機，機翼面積為，若飛機起飛的跑道長為400m,則飛機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，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直。整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向上，導軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿達到最大速度vm，在這個過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱為Q，導軌（1）求磁感應強度的大小（2）金屬桿金屬桿的（3）求金屬桿從靜止開始至達到最大速度的過程中下降的高度。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點相切。車右端固定一個尺寸可以忽略、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A處由靜止釋放，沿著軌道運動恰好能與小車右端的彈簧接觸，此時彈簧鎖定瞬間解除，當物塊再回到圓弧的最高點時，與小車相對靜止。求：（1）解除鎖定前彈簧的彈性勢能？（2）小物塊第二次經(jīng)過B點的速度大小？7．（14分）如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負方向；在y＜0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直xoy平面（紙面）向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子，經(jīng)過y軸上y＝h處的點P1時速率為v0，方向沿x軸yxP1P2P30正方向；然后，經(jīng)過yxP1P2P30點進入磁場，并經(jīng)過y軸上y＝處的P3點。不計重力。求（l）電場強度的大小。（2）粒子到達P2時速度的大小和方向。（3）磁感應強度的大小。1．（11分）解：

（1）因為線圈中產(chǎn)生的感應電流變化的周期與磁場變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T=×10－2s。

所以線圈中感應電動勢的最大值為

（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）在磁感應強度變化1/4周期內(nèi)，線圈中感應電動勢的平均值

通過燈泡的平均電流

通過燈泡的電荷量。

2．（12分）

（1）在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速度直線運動，設線圈的加速度為a，據(jù)牛頓第二定律有：

F－mg=ma解得a=30m/s2

設線圈進入磁場的速度為v1，則：cd邊產(chǎn)生的感應電動勢為E=BLv1

線圈中產(chǎn)生的感應電流為I=E/R

線框所受的安培力為F安=BIL

因線框做勻速運動，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邊進入磁場到ab邊離開磁場的過程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢能和產(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）設金屬桿到達x0處時，其速度為v1，由運動學公式得

解得：

金屬桿的感應電動勢

（2）當金屬桿的速度減小到零時，回路中感應電流方向發(fā)生改變，設此時金屬桿的位置為xm

由運動學公式，解得

（3）在金屬桿沿x軸的正方向運動的過程中，設金屬桿到達x處時，速度大小為v，

則

金屬桿的感應電動勢為E=Bdv

金屬桿中的感應電流為，方向沿y軸正方向

金屬桿受到的安培力為FA=BId，方向沿x軸負方向

設負x方向為正方向，由牛頓第二定律F+FA=ma

外力F隨金屬桿的位置x變化的關系為：

在金屬桿沿x軸的負方向運動的過程中，設金屬桿到達x處時的速度大小為v，根據(jù)勻變速運動的對稱性可知，

同理，此過程金屬桿的感應電動勢為E=Bdv

金屬感受到的安培力為

，方向為x軸正方向

設負x方向為正方向，由牛頓第二定律F－FA=ma

外力F隨金屬桿位置x變化的關系為：

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