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2013 年浙江省高考物理试卷
一、解答题
1．（3 分）关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传递速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院CT 中的X 射线波长相同
2．（3 分）磁卡的词条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检
测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势。其E
t
﹣关系如图所示。如
果只将刷卡速度改为
，线圈中的E
t
﹣
关系可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（3 分）与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012 年12 月10 日晚观看月
全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，
其中最为合理的是（ ）
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
第1页（共20页）
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
4．（3 分）如图所示，水平板上有质量m=1.0kg 的物块，受到随时间t 变化的水平
拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度
g=10m/s2．下列判断正确的是（ ）
A．5s 内拉力对物块做功为零
B．4s 末物块所受合力大小为4.0N
C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D．6s～9s 内物块的加速度的大小为2.0m/s2
二、选择题（本题共3 小题．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合
题目要求的．全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分．）
5．（6 分）如图所示，三颗质量均为m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为r 的圆
轨道上，设地球质量为M，半径为R．下列说法正确的是（ ）
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力小于
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
6．（6 分）如图所示，总质量为460kg 的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速
第2页（共20页）
度为0.5m/s2，当热气球上升到180m 时，以5m/s 的速度向上匀速运动．若离开地
面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度
g=10m/s2．关于热气球，下列说法正确的是（ ）
A．所受浮力大小为4830N
B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C．从地面开始上升10s 后的速度大小为5m/s
D．以5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为230N
7．（6 分）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P+和P3+，经电压为U 的
电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的
匀强磁场区域，如图所示．已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出．
在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+（ ）
A．在电场中的加速度之比为1：1
B．在磁场中运动的半径之比为
：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2
D．离开电场区域时的动能之比为1：3
三、解答题（共5 小题，满分62 分）
8．（10 分）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置
乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙
分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c …均为打点计
第3页（共20页）
时器打出的点．
（1）任选一条纸带读出b、c 两点间的距离为 ；
（2）任选一条纸带求出c、e 两点间的平均速度大小为 ，纸带①和②上c、e
两点间的平均速度
①
②（填“大于”、”等于”或“小于”）；
（3）图中 （填选项）
A．两条纸带均为用装置甲实验所得
B．两条纸带均为用装置乙实验所得
C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得
D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得．
9．（10 分）采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．
（1）除了选用照片中的部分器材外， （填选项）
A．还需要电压表
B．还需要电流表
C．还需要学生电源
D．不再需要任何器材
（2）测量所得数据如下：
测量次数
物理量
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
第4页（共20页）
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
用作图法求得电池的内阻r= ；
（3）根据第5 组所测得的实验数据，求得电流表内阻RA= ．
10．山谷中有三块大石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图所示。图中
A、B、C、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h1=1.8m，h2=4.0m，x1=4.8m，
x2=8.0m。开始时，质量分别为M=10kg 和m=2kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于
左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头A 点以水
平速度跳下，跳到中间石头，大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤的下端荡到右边
石头的D 点，此时速度恰好为零。运动过程中猴子均看成质点，空气阻力不计，重
力加速度g=10m/s2，求：
（1）大猴从A 点水平跳离时速度的最小值；
（2）猴子刚抓住青藤荡起时的速度大小；
（3）猴子刚抓住青藤荡起时，青藤对猴子的拉力大小。
11．
（20 分）“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成．
偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A 和B 构成，A、
B 为电势值不等的等势面，其过球心的截面如图所示．一束电荷量为e、质量为m
的电子以不同的动能从偏转器左端M 的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区
域，最后到达偏转器右端的探测板N，其中动能为Ek0的电子沿等势面C 做匀速圆
周运动到达N 板的正中间．忽略电场的边缘效应．
（1）判断球面A、B 的电势高低，并说明理由；
（2）求等势面C 所在处电场强度E 的大小；
（3）若半球面A、B 和等势面C 的电势分别为φA、φB和φC，则到达N 板左、右边缘
处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量△Ek 左和△Ek 右分别为多少？
第5页（共20页）
（4）比较|△Ek 左|和|△Ek 右|的大小，并说明理由．
12．（22 分）为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨．
潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6 个相同的、用绝缘材料制成的直线通道
推进器构成，其原理示意图如下．在直线通道内充满电阻率ρ=0.2Ω∙m 的海水，通
道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m 的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，
其磁感应强度B=6.4T、方向垂直通道侧面向外．磁场区域上、下方各有
a×b=0.3m×0.4m 的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之
间的海水中产生了从N 到M，大小恒为I=1.0×103A 的电流，设电流只存在于磁场
区域．不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρm=1.0×103kg/m3．
（1）求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；
（2）在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？
（3）当潜艇以恒定速度v0=30m/s 前进时，海水在出口处相对于推进器的速度
v=34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小．
第6页（共20页）
2013 年浙江省高考物理试卷
参考答案与试题解析
一、解答题
1．（3 分）关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传递速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院CT 中的X 射线波长相同
【分析】电磁波是电磁场的一种运动形态，可以传递信息；
声波是机械波，也可以传递信息．
【解答】解：A、电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说
话；故A 错误；
B、手机用电磁波传递信息，人用声波说话，故B 正确；
C、太阳光中的可见光是电磁波，真空中为3×108m/s；“B 超”中的超声波是声波，
常温下，空气中大约为340m/s；故C 错误；
D、遥控器发出的红外线波长和医院CT 中的X 射线频率不同，波速相同，根据
c=λf，波长不同，故D 错误；
故选：B。
【点评】本题关键要能区分电磁波和机械波的不同点，熟悉电磁波应用，基础题．
2．（3 分）磁卡的词条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检
测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势。其E
t
﹣关系如图所示。如
果只将刷卡速度改为
，线圈中的E
t
﹣
关系可能是（ ）
第7页（共20页）
A．
B．
C．
D．
【分析】根据感应电动势公式E=BLv 可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的
切割速度成正比，磁卡通过刷卡器的时间t=
与速率成反比。
【解答】解：根据感应电动势公式E=BLv 可知，其他条件不变时，感应电动势与导
体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为
，则线圈中产生的感应电动势的最大
值将变为原来的
。
磁卡通过刷卡器的时间t=
与速率成反比，所用时间变为原来的2 倍。故D 正确。
故选：D。
【点评】本题要抓住磁卡刷卡是利用电磁感应原理，关键要掌握感应电动势公式
E=BLv。
3．（3 分）与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012 年12 月10 日晚观看月
全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，
其中最为合理的是（ ）
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
第8页（共20页）
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
【分析】发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地
球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让
我们看到了“红月亮”．
【解答】解：当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳
发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上
完全看不到月球的现象就是月全食。看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的
红光经地球大气层折射到月球。故C 正确，A、B、D 错误。故选C。
【点评】解释本题的关键知道月食的成因，以及出现“红月亮”的原因．平时要注
意观察与思考，用我们所学的物理知识解释生活中的物理现象．
4．（3 分）如图所示，水平板上有质量m=1.0kg 的物块，受到随时间t 变化的水平
拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度
g=10m/s2．下列判断正确的是（ ）
A．5s 内拉力对物块做功为零
B．4s 末物块所受合力大小为4.0N
C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D．6s～9s 内物块的加速度的大小为2.0m/s2
【分析】结合拉力和摩擦力的图线知，物体先保持静止，然后做匀加速直线运动，
结合牛顿第二定律求出加速度的大小和动摩擦因数的大小。
【解答】解：A、在0～4s 内，物体所受的摩擦力为静摩擦力，4s 末开始运动，则5s
内位移不为零，则拉力做功不为零。故A 错误；
B、4s 末拉力为4N，摩擦力为4N，合力为零。故B 错误；
C、根据牛顿第二定律得，6s～9s 内物体做匀加速直线运动的加速度a=
．f=μmg，解得
．故C 错误，D 正确。
第9页（共20页）
故选：D。
【点评】解决本题的关键通过图线分析出物体的运动，根据牛顿第二定律进行求
解。
二、选择题（本题共3 小题．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合
题目要求的．全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分．）
5．（6 分）如图所示，三颗质量均为m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为r 的圆
轨道上，设地球质量为M，半径为R．下列说法正确的是（ ）
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力小于
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
【分析】根据万有引力定律公式，求出地球与卫星、卫星与卫星间的引力，结合力
的合成求出卫星对地球的引力．
【解答】解：A、地球对一颗卫星的引力F=
，则一颗卫星对地球的引力为
．
故A 错误，B 错误。
C、根据几何关系知，两颗卫星间的距离l=
r，则两卫星的万有引力
．故C 正
确。
D、三颗卫星对地球的引力大小相等，三个力互成120 度，根据合成法，知合力为
零。故D 错误。
第10页（共20页）
故选：C。
【点评】本题考查万有引力定律的基本运用，难度不大，知道互成120 度三个大小
相等的力合成，合力为零．
6．（6 分）如图所示，总质量为460kg 的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速
度为0.5m/s2，当热气球上升到180m 时，以5m/s 的速度向上匀速运动．若离开地
面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度
g=10m/s2．关于热气球，下列说法正确的是（ ）
A．所受浮力大小为4830N
B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C．从地面开始上升10s 后的速度大小为5m/s
D．以5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为230N
【分析】气球受重力、浮力和阻力，先加速后匀速，故加速度变化，合力变化，故阻
力变化；开始时速度为零，空气阻力为零，根据牛顿第二定律列式求解出浮力；最
后匀速，再根据平衡条件列式求解．
【解答】解：A、从地面刚开始竖直上升时，速度为零，故阻力为零，气球受重力和
浮力，根据牛顿第二定律，有：
F 浮﹣mg=ma
解得：F 浮=m（g+a）=460×（10+0.5）N=4830N，故A 正确；
B、气球受重力、浮力和空气阻力，若阻力不变，合力不变，气球匀加速上升，矛盾，
故B 错误；
C、刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，气球是变加速运动，加速度逐渐减小，
故10s 后的速度大小小于5m/s，故C 错误；
D、以5m/s 匀速上升时，根据平衡条件，有：F 浮=mg+f，解得f=230N，故D 正确；
故选：AD。
【点评】本题关键明确气球做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速
第11页（共20页）
度达到最大；然后根据平衡条件和牛顿第二定律列式求解．
7．（6 分）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P+和P3+，经电压为U 的
电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的
匀强磁场区域，如图所示．已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出．
在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+（ ）
A．在电场中的加速度之比为1：1
B．在磁场中运动的半径之比为
：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2
D．离开电场区域时的动能之比为1：3
【分析】要分析加速度就要先分析其受的电场力，而要分析动能就要看电场做的
功．
要分析半径就要用洛伦兹力充当向心力，来找出半径，有了半径其转过的角度就
很容易了．
【解答】解：A：两个离子的质量相同，其带电量是1：3 的关系，所以由
可知其
在电场中的加速度是1：3，故A 错。
B：要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，所
以在离开电场时其速度表达式为：
，可知其速度之比为
．又由
知
，所以其半径之比为
：1，故B 正确。
C：由B 的分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为：
，设磁场宽度为L，
离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有
，则可知角度的正弦值
第12页（共20页）
之比为
，又P+的角度为30°，可知P3+角度为60°，故C 正确。
D：由电场加速后：
可知，两离子离开电场的动能之比为1：3，故D 正确。
故选：BCD。
【点评】磁场中的圆周运动问题重点是要找出半径，然后通过合理的作图画出粒
子的运动轨迹，基本就可以解决问题了，磁场中的轨迹问题是高考特别喜欢考查
的内容，而且都是出大题，应该多做训练．
三、解答题（共5 小题，满分62 分）
8．（10 分）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置
乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙
分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c …均为打点计
时器打出的点．
（1）任选一条纸带读出b、c 两点间的距离为
2.40cm
；
（2）任选一条纸带求出c、e 两点间的平均速度大小为
1.25m/s
，纸带①和②上
c、e 两点间的平均速度
① 小于
②（填“大于”、”等于”或“小于”）；
（3）图中
C
（填选项）
A．两条纸带均为用装置甲实验所得
B．两条纸带均为用装置乙实验所得
C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得
D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得．
【分析】由毫米刻度尺读出b、c 两点间的距离，注意需要估读．
第13页（共20页）
平均速度等于位移除以时间．
【解答】解：（1）选②纸带读出b、c 两点间的距离为6.50
4.10cm=2.40cm
﹣
（2）选②纸带读出c、e 两点间的距离为5cm，
相对应的平均速度=
=1.25m/s
选①纸带读出c、e 两点间的距离为4.5cm，
所以平均速度
① 小于
②．
（3）装置甲实验中小车做匀加速直线运动，所以相邻的计时点的间距之差相等，
装置乙实验中小车受橡皮筋的弹力越来越小，所以做加速度减小的变加速直线运
动，以相邻的计时点的间距之差减小，
所以带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得
故选C．
故答案为：（1）2.40cm
（2）1.25m/s，小于 （3）C
【点评】本题比较简单，考查了有关纸带处理的基本知识，平时要加强基础实验的
实际操作，提高操作技能和数据处理能力．要注意单位的换算．
9．（10 分）采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．
（1）除了选用照片中的部分器材外，
A
（填选项）
A．还需要电压表
B．还需要电流表
C．还需要学生电源
D．不再需要任何器材
（2）测量所得数据如下：
测量次数
物理量
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
第14页（共20页）
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
用作图法求得电池的内阻r=
0.76Ω
；
（3）根据第5 组所测得的实验数据，求得电流表内阻RA=
0.22Ω
．
【分析】（1）对照电路图，会发现缺少电压表；
（2）根据闭合电路欧姆定律，有E=U+Ir，可以作出U
I
﹣图，斜率的绝对值表示电
源的内电阻；
（3）根据闭合电路欧姆定律，有：U=IRA+IR，代入数据求解出电流表电阻RA．
【解答】解：（1）对照电路图，会发现缺少电压表；
（2）根据闭合电路欧姆定律，有E=U+Ir，变形得到：U=
rI
﹣+E，作出U
I
﹣图，如图所
示
斜率的绝对值表示内电阻，故
；
（3）根据闭合电路欧姆定律，有：U=IRA+IR，故
；
故答案为：（1）A；（2）见右图，r=0.76Ω；（3）0.22Ω．
【点评】本题关键明确实验原理，会用图想法处理实验数据，能结合闭合电路欧姆
定律列式分析，基础题．
10．山谷中有三块大石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图所示。图中
A、B、C、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h1=1.8m，h2=4.0m，x1=4.8m，
x2=8.0m。开始时，质量分别为M=10kg 和m=2kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于
左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头A 点以水
第15页（共20页）
平速度跳下，跳到中间石头，大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤的下端荡到右边
石头的D 点，此时速度恰好为零。运动过程中猴子均看成质点，空气阻力不计，重
力加速度g=10m/s2，求：
（1）大猴从A 点水平跳离时速度的最小值；
（2）猴子刚抓住青藤荡起时的速度大小；
（3）猴子刚抓住青藤荡起时，青藤对猴子的拉力大小。
【分析】（1）大猴从A 点到B 点做平抛运动，根据高度求出运动时间，再根据水平
位移求出大猴水平跳离时的速度最小值。
（2）根据C 到D 点机械能守恒，抓住到达D 点的速度为零，求出猴子抓住青藤荡
起时的速度大小。
（3）根据牛顿第二定律，通过竖直方向上的合力提供向心力求出拉力的大小。
【解答】解：
（1）设猴子从A 点水平跳离时速度的最小值为vmin，根据平抛运动规律，
有：
h1=
gt2
x1=vmint
联立两式，并代入数据得：vmin=8m/s
（2）猴子刚抓住青藤后的运动过程中，机械能守恒，
设荡起时的速度为vc，则有：
解得：vc=
=
m/s≈9m/s
（3）设拉力为FT，青藤的长度为L，对最低点，
由牛顿第二定律，则有：FT﹣（M+m）g=（M+m）
第16页（共20页）
由几何关系（L
h
﹣
2）2+x
=L2
解得：L=10m
综合各式代入数据，解得：FT=（M+m）g+（M+m）
=216N
答：（1）大猴从A 点水平跳离时速度的最小值为8m/s；
（2）大猴抱起小猴跑到C 点纵身跳起时速度为4
m/s；
（3）猴子抓住青藤荡起时，青藤受到的拉力大小为216N
【点评】本题综合考查了平抛运动，圆周运动，运用了机械能守恒定律、牛顿第二
定律，综合性较强，难度不大，需加强这类题型的训练。
11．
（20 分）“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成．
偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A 和B 构成，A、
B 为电势值不等的等势面，其过球心的截面如图所示．一束电荷量为e、质量为m
的电子以不同的动能从偏转器左端M 的正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区
域，最后到达偏转器右端的探测板N，其中动能为Ek0的电子沿等势面C 做匀速圆
周运动到达N 板的正中间．忽略电场的边缘效应．
（1）判断球面A、B 的电势高低，并说明理由；
（2）求等势面C 所在处电场强度E 的大小；
（3）若半球面A、B 和等势面C 的电势分别为φA、φB和φC，则到达N 板左、右边缘
处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量△Ek 左和△Ek 右分别为多少？
（4）比较|△Ek 左|和|△Ek 右|的大小，并说明理由．
【分析】电子做匀速圆周运动，电场力提供向心力受力的方向与电场的方向相反；
电子动能的改变量等于电场力做功，使用动能定理即可．
【解答】解：
（1）电子做匀速圆周运动，电场力提供向心力，受力的方向与电场的方
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向相反，所以B 板的电势较高；
（2）电场力提供向心力：
又：
，
联立以上3 式，得：
．
（3）到达N 板左边缘处的电子，在运动的过程中，电场力对它们做正功，电子动能
的改变量等于电场力做功，即：
△EK 左=
eU
﹣
CB=
e
﹣（φC
φ
﹣
B），
到达右边缘处的电子，在运动的过程中，电场力对它们做负功，电子动能的改变
量等于电场力做功，即：
△EK 右=
eU
﹣
CA=
e
﹣（φC
φ
﹣
A）．
（4）该电场是放射状电场，内侧的电场线密，电场强度大，所以UBC＞UCA，即：φC﹣
φB＞φC
φ
﹣
A，所以：|△EK 左|＞|△EK 右|．
答：（1）B 板电势高于A 板；
（2）求等势面C 所在处电场强度E 的大小
；
（3）△Ek 左=e（φC
φ
﹣
B），△Ek 右=e（φC
φ
﹣
A）；
（4）|△Ek 左|＞|△Ek 右|
【点评】该题考查带电粒子在放射状电场中的运动与电场力做功，解题的关键是
电场力提供向心力，写出相应的表达式，即可正确解答．属于中档题目．
12．（22 分）为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨．
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潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6 个相同的、用绝缘材料制成的直线通道
推进器构成，其原理示意图如下．在直线通道内充满电阻率ρ=0.2Ω∙m 的海水，通
道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m 的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，
其磁感应强度B=6.4T、方向垂直通道侧面向外．磁场区域上、下方各有
a×b=0.3m×0.4m 的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之
间的海水中产生了从N 到M，大小恒为I=1.0×103A 的电流，设电流只存在于磁场
区域．不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρm=1.0×103kg/m3．
（1）求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；
（2）在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？
（3）当潜艇以恒定速度v0=30m/s 前进时，海水在出口处相对于推进器的速度
v=34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小．
【分析】（1）根据安培力的公式可求出其大小，再由左手定则可确定其方向；
（2）通过增加与减少安培力的个数来实现转弯，通过改变电流方向或磁场方向，
从而改变安培力的方向．
（3）通过功率的公式，分别确定提供电源功率的几部分，及其功率大小．
【解答】解：（1）安培力的大小，F=BIL=6.4×1000×0.3=1.92×103N，
根据左手定则可知，方向：垂直于BI 平面向右；
（2）开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯．
改变电流方向，或改变磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，实施“倒
车”．
（3）电源提供的电功率中的第一部分为牵引功率
P1=F 牵v0
根据牛顿第三定律：F 安=12BIL，
当v0=30m/s 时，代入数据得：
P1=F 牵v0=12×1.92×103×30W=6.9×105W
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电源提供的电功率中的第二部分为单位时间内海水的焦耳热功率
推进器内海水的电阻
=0.5Ω
P2=12I2R=6×106W
电源提供的电功率中的第三部分为单位时间内海水动能的增加量
单位时间内通过推进器的水的质量为
m=ρmbcv 水对艇=1.0×103×0.4×0.3×34=4080kg
单位时间内其动能增加为
=
=391680W．
答：（1）一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小为1.92×103N，其
方向为垂直于BI 平面向右；
（2）开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯．
改变电流方向，或改变磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，实施“倒
车”．
（3）当潜艇以恒定速度v0=30m/s 前进时，海水在出口处相对于推进器的速度
v=34m/s，电源提供的电功率中的第一部分为牵引功率，其大小6.9×105W；电源
提供的电功率中的第二部分为单位时间内海水的焦耳热功率，其大小为
6×106W；电源提供的电功率中的第三部分为单位时间内海水动能的增加量，
其功率的大小为391680W．
【点评】考查安培力及其根据F=BIL 求其大小，由左手定则确定安培力方向．并巧
用安培力来实施转弯及倒车，同时掌握提供电源的不同功率，且通过功率公式来
计算．
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