(解析版)2019年天津卷理综物理高考试题解析版(含答案) 下载本文

联立①④⑤式,代入数据,得

【解析】求圆弧半径为R,如下图,Rsin??L2,所以R?L263?m?300m sin?0.12FN?1.1?103N

FN?mg?m?2R ⑤

另外解法:L1?v2?2aL1?2?2L2?1502512m/s2?m/s2 at,得a?1?t2363225?150(m/s)2=2500(m/s)2 311根据动能定理,功W?mv2??60?2500J?7.5?104J

2211.(18分)如图所示,固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关

S与电阻为R的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常

PQ的质量为m,量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。

金属导轨足够长,电阻忽略不计。

(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;

(2)断开S,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为?的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。 【答案】 11.(18分)

(1)设线圈中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律E?

设PQ与MN并联的电阻为R并,有

R并?R 2??,则 ?tE?k ①

闭合S时,设线圈中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律得

设PQ中的电流为IPQ,有

设PQ受到的安培力为F安,有

F安?BIPQl

I?E

R并?R③

IRQ?1I 2④

保持PQ静止,由受力平衡,有ⅠⅡⅢⅣ

联立①②③④⑤⑥式得

方向水平向右。

F?Bkl 3RF?F安

(2)设PQ由静止开始到速度大小为?的加速过程中,PQ运动的位移为x,所用时间为?t,回路中的磁通量变化为??,平均感应电动势为E,有 其中

设PQ中的平均电流为I,有

根据电流的定义得

由动能定理,有

联立⑦⑧⑨⑩???式得

__E??? ?t⑧

???Blx ⑨

I?E 2R⑩

I?q ?t?

1Fx?W?m?2?0

212W?m?2?kq

23?

?

【解析】q?I?t?12W?m?2?kq。

23E??Blx2RqBkl?t??,所以x?,又F?,代入12式得2R2R2RBl3R12.(20分)2018年,人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生,这种引擎不需要燃料,也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示,进入电离室的气体被电离成正离子,而后飘入电极A、B之间的匀强电场(初速度忽略不计),A、B间电压为U,使正离子加速形成离子束,在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值,离子质量为

m,电荷量为Ze,期中Z是正整数,e是元电荷。

(1)若引擎获得的推力为F1,求单位时间内飘入A、B间的正离子数目N为多少;

(2)加速正离子束所消耗的功率P不同时,引擎获得的推力F也不同,试推导(3)为提高能量的转换效率,要使【答案】 12.(20分)

(1)设正离子经过电极B时的速度为?,根据动能定理,有

ZeU?1m?2?0 2FF尽量大,请提出增天的三条建议。 PPF的表达式; P①

设正离子束所受的电场力为F1?,根据牛顿第三定律,有

F1??F1

设引擎在?t时间内飘入电极间的正离子个数为?N,由牛顿第二定律,有

联立①②③式,且N?

?N得 ?tN?F1 2ZemUF1???Nm??0?t ③

(2)设正离子束所受的电场力为F?,由正离子束在电场中做匀加速直线运动,有

P?1F?? 2⑤

考虑到牛顿第三定律得到F??F,联立①⑤式得

(3)为使

F?P2m ZeU⑥

F尽量大,分析⑥式得到 P三条建议:用质量大的离子;用带电量少的离子;减小加速电压。