（18分）中心均開有小孔的金屬板C、D與半徑為d的圓形單匝金屬線圈連接，圓形框內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，大小隨時間變化的關(guān)系為 (k未知且k>0)，E、F為磁場邊界，且與C、D板平行。D板右方分布磁場大小均為B0，方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場。區(qū)域Ⅰ的磁場寬度為d，區(qū)域Ⅱ的磁場寬度足夠大。在C板小孔附近有質(zhì)量為m、電量為q的負(fù)離子由靜止開始加速后，經(jīng)D板小孔垂直進(jìn)入磁場區(qū)域Ⅰ，不計離子重力。

（1）判斷圓形線框內(nèi)的磁場方向；
（2）若離子從C板出發(fā)，運(yùn)動一段時間后又恰能回到C板出發(fā)點，求離子在磁場中運(yùn)動的總時間；
（3）若改變圓形框內(nèi)的磁感強(qiáng)度變化率k，離子可從距D板小孔為2d的點穿過E邊界離開磁場，求圓形框內(nèi)磁感強(qiáng)度的變化率k是多少？

（1）圓形線框內(nèi)的磁場方向垂直紙面向里   
（2）     
（3）如果離子從小孔下面離開磁場      如果離子從小孔上面離開磁場

解析試題分析：（1）圓形線框內(nèi)的磁場方向垂直紙面向里（畫在圖上同樣給分）  (2分)
（2）離子在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)作圓周運(yùn)動，半徑均為R，有：① （1分）ks5u
運(yùn)動周期均為T，有：② （1分）
解①②得：  ③ （1分）
由題意知粒子運(yùn)動軌跡如圖（甲），離子在磁場中運(yùn)動的總時間為： ④（3分）
解③④得：   ⑤ （1分）
評分說明：只有③式，無①②式扣2分

（3）單匹圓形線框產(chǎn)生的電動勢為U，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：  ⑥ （1分）
離子從D板小孔射出速度為V，有動能定理得： ⑦  （1分）
解①⑥⑦得：   ⑧ （1分）
離子進(jìn)入磁場從E邊界射出的運(yùn)動軌跡有兩種情況
（Ⅰ）如果離子從小孔下面離開磁場，運(yùn)動軌跡與F相切，如圖（乙）所示
由幾何關(guān)系知：  ⑨  （2分）
解⑧⑨得：  ⑩  （1分）

（Ⅱ）如果離子從小孔上面離開磁場，如圖（丙）所示
由幾何關(guān)系知：  （11） （2分）
解⑧（11）得：  （12） （1分）
評分說明：無⑧式，答案對不扣分，無甲乙丙圖不扣分。
考點：楞次定律 洛倫茲力 電磁感應(yīng)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖所示，空間有相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場交界于虛線，電場強(qiáng)度為，虛線下方勻強(qiáng)磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，現(xiàn)有質(zhì)量為、電量為的帶正電粒子從距電磁場邊界處無初速釋放（帶電粒子重力可忽略不計）．求： 

（1）帶電粒子剛離開電場時速度大��；
（2）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌跡半徑；
（3）帶電粒子第一次在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的時間.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點由靜止開始經(jīng)過勻強(qiáng)電場加速后，均從邊界AN的中點P垂直于AN和磁場方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝的勻強(qiáng)磁場中。已知勻強(qiáng)電場的寬度為d＝R，勻強(qiáng)磁場由一個長為2R、寬為R的矩形區(qū)域組成，磁場方向垂直紙面向里，粒子間的相互作用和重力均不計。

（1）若加速電場加速電壓為9U，求粒子在電磁場中運(yùn)動的總時間；
（2）若加速電場加速電壓為U，求粒子在電磁場中運(yùn)動的總時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）圖（甲）為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n =100匝、電阻r =10W，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R =" 90" Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t ＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量F隨時間t按圖15（乙）所示正弦規(guī)律變化。 求：

(1) 從1.57×10-2s到4.71×10-2s內(nèi)通過電阻R上的電量q。
(2)電路中交流電壓表的示數(shù)。
(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周的過程中，外力所做的功W外。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

寬度為L，足夠長的光滑傾斜導(dǎo)軌與水平面間夾角為θ，勻強(qiáng)磁場磁 感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌向上，范圍足夠大，導(dǎo)軌的上端連著一個阻值為R的電阻，下端連著一個阻值為2R的電阻，導(dǎo)軌電阻不計。金屬棒ab長為L，質(zhì)量為m，電阻也為R，垂直地放在導(dǎo)軌上。在某一平行于導(dǎo)軌向上的恒力(圖中未畫出)的作用下，ab棒從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，最后達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動狀態(tài)。整個過程中，通過斜面底端電阻2R的最大電流為I，求：

(1)通過ab棒的最大電流；(2)ab棒的最大加速度；(3)ab棒的最大速度。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，水平面內(nèi)有兩根互相平行且足夠長的光滑金屬軌道，它們間的距離L="0.20" m，在兩軌道的左端之間接有一個R=0.10的電阻。在虛線OO′（OO′垂直于軌道）右側(cè)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T。一根質(zhì)量m=0.10kg的直金屬桿垂直于軌道放在兩根軌道上。某時刻桿以=2.0m／s且平行于軌道的初速度進(jìn)入磁場，同時在桿上施加一個水平拉力，使其以=2.0m／s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動。桿始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸。桿和軌道的電阻均可忽略。

（1）請你通過計算判斷，在金屬桿向右運(yùn)動的過程中，桿上所施加的水平拉力的方向；
（2）在金屬桿向右運(yùn)動的過程中，求桿中的感應(yīng)電流為最大值的時，水平拉力的大��；
（3）從金屬桿進(jìn)入磁場至速度減為零的過程中，電阻R上發(fā)出的熱量Q=0.13J，求此過程中水平拉力做的功。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，y軸右側(cè)有一勻強(qiáng)電場；在第二、三象限內(nèi)有一有界勻強(qiáng)磁場，其上、下邊界無限遠(yuǎn)，右邊界為y軸、左邊界為平行于y軸的虛線，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里。一帶正電，電量為q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場左邊界上的A點射入磁場區(qū)域，并從O點射出，粒子射出磁場的速度方向與x軸的夾角θ＝45°，大小為v．粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的半徑為磁場左右邊界間距的倍。粒子進(jìn)入電場后，在電場力的作用下又由O點返回磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間后再次離開磁場。已知粒子從A點射入到第二次離開磁場所用的時間恰好等于粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期。忽略重力的影響。求：

（1）粒子經(jīng)過A點時速度的方向和A點到x軸的距離；
（2）勻強(qiáng)電場的大小和方向；
（3）粒子從第二次離開磁場到再次到達(dá)磁場所用的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

游樂場中的一種滑梯如圖所示．小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則

A．下滑過程中支持力對小朋友做功
B．下滑過程中小朋友的重力勢能增加
C．整個運(yùn)動過程中小朋友的機(jī)械能守恒
D．在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負(fù)功

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，一個物塊在與水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右運(yùn)動一段距離x，在此過程中，恒力F對物塊所做的功為(　 　)

A． B． C．Fxsin α D．Fxcos α

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同步練習(xí)冊答案