2016年天津市高考物理试卷[推荐]

由天下分享时间：2025/1/12 9:58:26 加入收藏我要投稿点赞

学公式、动能定理和向心力的综合应用，要知道圆周运动向心力的来源，涉及力在空间的效果，可考虑动能定理。

13．（18分）如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=5

N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应

强度大小B=0.5T．有一带正电的小球，质量m=1.0×10﹣6kg，电荷量q=2×10﹣6C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），取g=10m/s2．求：（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；

（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。

【分析】（1）小球做匀速直线运动时，受力平衡，根据平衡条件结合几何关系列式求解即可；

（2）撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，小球在竖直方向上做匀减速直线运动，若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向的分位移为零，根据竖直上抛运动的基本公式列式求解即可。

【解答】解：（1）小球做匀速直线运动时，受力如图，

其所受的三个力在同一平面内，合力为零，则有： Bqv=

，

代入数据解得：v=20m/s，

第21页（共25页）

速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tanθ=解得：tanθ=

，则θ=60°

，

（2）撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速直线运动，其初速度为vy=vsinθ，

若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向的分位移为零，则有：

联立解得t=

因此从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间2s；

答：（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小为20m/s，方向与电场E的夹角为60°；

（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间为2

s。

【点评】本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析小球的受力情况和运动情况，抓住小球做匀速直线运动，合力为零求解，难度适中。

14．（20分）电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为θ，一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动，铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝条的高度大于d，电阻率为ρ，为研究问题方便铝条只考虑与磁场正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g。（1）求铝条中与磁铁正对部分的电流I；

（2）若两铝条的宽度均为b，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；（3）在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度b′＞b的铝条，磁铁仍

第22页（共25页）

以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动的加速度和速度如何变化。

【分析】（1）磁铁在铝条间运动时，根据安培力公式F=BdI求出两根铝条受到的安培力大小。磁铁匀速运动，受力平衡，由平衡条件求解铝条中与磁铁正对部分的电流I。

（2）根据法拉第电磁感应定律求出铝条中产生的感应电动势，根据电阻定律得到铝条与磁铁正对部分的电阻，结合欧姆定律列式，可求解速度v的表达式。（3）磁铁以速度v进入铝条间恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用力F．由上题结果得到F与b、v等量的关系。再分析当两铝条的宽度变为b′时，受到的作用力变化，由牛顿第二定律分析铝条的运动情况，从而得到加速度和速度的变化情况。

【解答】解：（1）磁铁在铝条间运动时，两根铝条受到的安培力大小为： F安=BId…①

磁铁受到沿斜面向上的作用力，其大小有： F=2F安…②

磁铁匀速运动时受力平衡，则有： F﹣mgsinθ=0…③ 联立①②③式可得： I=

…④

（2）磁铁匀速穿过铝条间时，在铝条中产生的感应电动势为E，则有：

第23页（共25页）

E=Bdv…⑤

铝条与磁铁正对部分的电阻为R，由电阻定律有： R=ρ

…⑥

由欧姆定律有： I=…⑦

联立④⑤⑥⑦式可得： v=

…⑧