【解析版】2019年高考天津卷物理试题

的舰载机采用滑跃式起飞,故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成,如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧,示意如图2,AB长L1?150m,BC水平投影L2?63m,图中C点切线方向与水平方向的

A点由静止开始做匀加速直线运动,经t?6s到

夹角??12?(sin12??0.21)。若舰载机从

达B点进入BC。已知飞行员的质量m?60kg,g?10m/s2,求

(1)舰载机水平运动的过程中,飞行员受到的水平力所做功W; (2)舰载机刚进入BC时,飞行员受到竖直向上的压力FN多大。 【答案】(1)W【解析】

【详解】(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动,设其刚进入上翘甲板时的速度为?,则有

3(2)FN?1.1?10N ?7.5?104J;

?2?L1 ① t1m?2?0 ② 2根据动能定理,有 W?联立①②式,代入数据,得 W4 J ③ ?7.5?10(2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R,根据几何关系,有

L2?Rsin? ④

由牛顿第二定律,有

?2 FN?mg?mR ⑤

联立①④⑤式,代入数据,得

13.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。PQ的质量为m,金属导轨足够长,电阻忽略不计。

3 ⑥ FN?1.1?10N

(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大水平恒力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】(1)F?【解析】

Bkl122,方向水平向右;(2)W?m??kq 3R23【详解】(1)设线圈中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律E? E?k ①

设PQ与MN并联的电阻为R并,有 R并?R ② 2闭合S时,设线圈中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律得 I?E ③

R并?R设PQ中的电流为IPQ,有 IRQ?1I ④ 2的??,则 ?t

设PQ受到的安培力为F安,有

F安?BIPQl ⑤

保持PQ静止,由受力平衡,有ⅠⅡⅢⅣ

F?F安 ⑥

联立①②③④⑤⑥式得 F?Bkl ⑦ 3R方向水平向右。

PQ运动的位移为x,(2)设PQ由静止开始到速度大小为?的加速过程中,所用时间为?t,

回路中的磁通量变化为?Φ,平均感应电动势为E,有 E?其中

???Blx ⑨ 设PQ中的平均电流为I,有 I?E ⑩ 2R?? ⑧ ?t根据电流的定义得 I?q ? ?t1m?2?0 ? 2由动能定理,有 Fx?W?联立⑦⑧⑨⑩???式得 W?

14.2018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间电压为U,使正离子加速形成A、B之间的匀强电场(初速度忽略不计)

12m?2?kq ? 23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,是元电荷。

(1)若引擎获得推力为F1,求单位时间内飘入

A、B间的正离子数目N为多少;

F的表达P(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,试推导式;

(3)为提高能量的转换效率,要使【答案】(1)N?离子;减小加速电压。 【解析】

【详解】(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 ① 2设正离子束所受的电场力为F1?,根据牛顿第三定律,有

F1??F1 ②

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 F1???Nm的 ③

FF尽量大,请提出增大的三条建议。 PPF1F2m (3)用质量大的离子;用带电量少的(2)?2ZemUPZeU??0?t联立①②③式,且N? N??N得 ?tF1 ④

2ZemU1F?? ⑤ 2(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?考虑到牛顿第三定律得到F??F,联立①⑤式得

F2m ⑥ ?PZeU

(3)为使

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。

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