歷年高考物理易錯(cuò)題匯編-電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況練習(xí)題及詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-01 23:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理：線圈從最高點(diǎn)落至進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間：聯(lián)立解得：(3)線框在向上通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，由能量守恒定律有：而解得：即線框在上升階段通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為【點(diǎn)睛】此類問(wèn)題的關(guān)鍵是明確所研究物體運(yùn)動(dòng)各個(gè)階段的受力情況，做功情況及能量轉(zhuǎn)化情況，選擇利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理或能的轉(zhuǎn)化與守恒定律解決針對(duì)性的問(wèn)題，由于過(guò)程分析不明而易出現(xiàn)錯(cuò)誤.8．“801所”設(shè)計(jì)的磁聚焦式霍爾推進(jìn)器可作為太空飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體(由電量相同的正、負(fù)離子組成)經(jīng)系統(tǒng)處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ內(nèi)．當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)后，自動(dòng)關(guān)閉區(qū)域Ⅰ系統(tǒng)(關(guān)閉粒子進(jìn)入通道、撤去磁場(chǎng)B1)．區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓(圓與下板相切于極板中央A)．放在A處的放射源能夠向各個(gè)方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經(jīng)過(guò)該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過(guò)柵極MN、PQ之間的電場(chǎng)加速后從PQ噴出，在加速氙原子核的過(guò)程中探測(cè)器獲得反向推力(不計(jì)氙原子核、等離子體的重力，不計(jì)粒子之間相互作用于相對(duì)論效應(yīng))．已知極板長(zhǎng)RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：(1)氙原子核在A處的速度大小v2；(2)氙原子核從PQ噴出時(shí)的速度大小v3；(3)因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度減半并分布在整個(gè)區(qū)域Ⅱ中，求能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比．【答案】（1） （2） （3） 【解析】【分析】【詳解】（1）離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)： 根據(jù)題意，在A處發(fā)射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成寬度為D的平行氙原子核束，即 則： （2）等離子體由下方進(jìn)入?yún)^(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子受到的電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，形成穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)等離子體的電荷量為 ，則 即 氙原子核經(jīng)過(guò)區(qū)域I加速后，離開PQ的速度大小為 ，根據(jù)動(dòng)能定理可知：其中電壓 聯(lián)立可得（3）根據(jù)題意，當(dāng)區(qū)域Ⅱ中的磁場(chǎng)變?yōu)橹?，根?jù)可知，①根據(jù)示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠從M點(diǎn)沿著軌跡1進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AF左側(cè)射入的粒子將被上極板RM擋住而無(wú)法進(jìn)入?yún)^(qū)域I．該軌跡的圓心O1，正好在N點(diǎn)，所以根據(jù)幾何關(guān)系關(guān)系可知，此時(shí)；②根據(jù)示意圖可知，沿著AG方向射入的氙原子核，恰好從下極板N點(diǎn)沿著軌跡2進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AG右側(cè)射入的粒子將被下極板SN擋住而無(wú)法進(jìn)入?yún)^(qū)域I．，所以此時(shí)入射角度．根據(jù)上述分析可知，只有這個(gè)范圍內(nèi)射入的粒子還能進(jìn)入?yún)^(qū)域I．該區(qū)域的粒子占A處總粒子束的比例為9．如圖，水平面上有兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，左側(cè)接有定值電阻R，質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體桿，以初速度v0沿軌道滑行，在滑行過(guò)程中保持與軌道垂直且接觸良好，整個(gè)裝置處于方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。宏觀規(guī)律與微觀規(guī)律有很多相似之處，導(dǎo)體桿速度的減小規(guī)律類似于放射性元素的半衰期，理論上它將經(jīng)過(guò)無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間衰減完有限的速度。（1）求在桿的速度從v0減小到的過(guò)程中：①電阻R上產(chǎn)生的熱量；②通過(guò)電阻R的電量；（2）①證明桿的速度每減小一半所用的時(shí)間都相等；②若桿的動(dòng)能減小一半所用時(shí)間為t0，則桿的動(dòng)量減小一半所用時(shí)間是多少？【答案】（1）①，② ；（2）①，②2t0。【解析】【詳解】(1)①設(shè)電路中產(chǎn)生的熱量為Q，由能量守恒定律串聯(lián)電路中，產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，可得QR＝Q解得電阻R產(chǎn)生的熱量為；②設(shè)該過(guò)程所用時(shí)間為t，由動(dòng)量定理其中解得通過(guò)R的電量為：；(2)①設(shè)某時(shí)刻桿的速度為v(從v0開始分析亦可)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，感應(yīng)電流I＝，安培力F＝BIl＝在很短時(shí)間Δt內(nèi)，由動(dòng)量定理FΔt＝mΔv，(Δv為速度變化絕對(duì)值)可得所以在任意短時(shí)間內(nèi)速度變化的比例為由于為定值，可見任何相等時(shí)間內(nèi)速度變化的比例都相等。所以從任何時(shí)刻開始計(jì)算，速度減小一半所用時(shí)間都相等。②桿的動(dòng)能減小一半，其速度v減小為，所用時(shí)間為t0，由①中分析可得，桿的速度從再減小到所用時(shí)間仍為t0，
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