精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

(18分)中心均开有小孔的金属板C、D与半径为d的圆形单匝金属线圈连接,圆形框内有垂直纸面的匀强磁场,大小随时间变化的关系为 (k未知且k>0),E、F为磁场边界,且与C、D板平行。D板右方分布磁场大小均为B0,方向如图所示的匀强磁场。区域Ⅰ的磁场宽度为d,区域Ⅱ的磁场宽度足够大。在C板小孔附近有质量为m、电量为q的负离子由静止开始加速后,经D板小孔垂直进入磁场区域Ⅰ,不计离子重力。

(1)判断圆形线框内的磁场方向;
(2)若离子从C板出发,运动一段时间后又恰能回到C板出发点,求离子在磁场中运动的总时间;
(3)若改变圆形框内的磁感强度变化率k,离子可从距D板小孔为2d的点穿过E边界离开磁场,求圆形框内磁感强度的变化率k是多少?

(1)圆形线框内的磁场方向垂直纸面向里   
(2)     
(3)如果离子从小孔下面离开磁场      如果离子从小孔上面离开磁场

解析试题分析:(1)圆形线框内的磁场方向垂直纸面向里(画在图上同样给分)  (2分)
(2)离子在Ⅰ、Ⅱ区域内作圆周运动,半径均为R,有:① (1分)ks5u
运动周期均为T,有:② (1分)
解①②得:  ③ (1分)
由题意知粒子运动轨迹如图(甲),离子在磁场中运动的总时间为: ④(3分)
解③④得:   ⑤ (1分)
评分说明:只有③式,无①②式扣2分

(3)单匹圆形线框产生的电动势为U,由法拉第电磁感应定律得:  ⑥ (1分)
离子从D板小孔射出速度为V,有动能定理得: ⑦  (1分)
解①⑥⑦得:   ⑧ (1分)
离子进入磁场从E边界射出的运动轨迹有两种情况
(Ⅰ)如果离子从小孔下面离开磁场,运动轨迹与F相切,如图(乙)所示
由几何关系知:  ⑨  (2分)
解⑧⑨得:  ⑩  (1分)

(Ⅱ)如果离子从小孔上面离开磁场,如图(丙)所示
由几何关系知:  (11) (2分)
解⑧(11)得:  (12) (1分)
评分说明:无⑧式,答案对不扣分,无甲乙丙图不扣分。
考点:楞次定律 洛伦兹力 电磁感应

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(14分)如图所示,空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场交界于虚线,电场强度为,虚线下方匀强磁场范围足够大,磁感应强度为,现有质量为、电量为的带正电粒子从距电磁场边界处无初速释放(带电粒子重力可忽略不计).求: 

(1)带电粒子刚离开电场时速度大小;
(2)带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径;
(3)带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(15分)如图所示,一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点由静止开始经过匀强电场加速后,均从边界AN的中点P垂直于AN和磁场方向射入磁感应强度为B=的匀强磁场中。已知匀强电场的宽度为d=R,匀强磁场由一个长为2R、宽为R的矩形区域组成,磁场方向垂直纸面向里,粒子间的相互作用和重力均不计。

(1)若加速电场加速电压为9U,求粒子在电磁场中运动的总时间;
(2)若加速电场加速电压为U,求粒子在电磁场中运动的总时间。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(12分)图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n =100匝、电阻r =10W,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R =" 90" Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。在t =0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图15(乙)所示正弦规律变化。 求:

(1) 从1.57×10-2s到4.71×10-2s内通过电阻R上的电量q。
(2)电路中交流电压表的示数。
(3)线圈匀速转动一周的过程中,外力所做的功W

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

宽度为L,足够长的光滑倾斜导轨与水平面间夹角为θ,匀强磁场磁 感应强度为B,方向垂直于导轨向上,范围足够大,导轨的上端连着一个阻值为R的电阻,下端连着一个阻值为2R的电阻,导轨电阻不计。金属棒ab长为L,质量为m,电阻也为R,垂直地放在导轨上。在某一平行于导轨向上的恒力(图中未画出)的作用下,ab棒从静止开始沿导轨向上运动,最后达到稳定的运动状态。整个过程中,通过斜面底端电阻2R的最大电流为I,求:

(1)通过ab棒的最大电流;(2)ab棒的最大加速度;(3)ab棒的最大速度。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20" m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10的电阻。在虚线OO′(OO′垂直于轨道)右侧有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T。一根质量m=0.10kg的直金属杆垂直于轨道放在两根轨道上。某时刻杆=2.0m/s且平行于轨道的初速度进入磁场,同时在杆上施加一个水平拉力,使其以=2.0m/s2的加速度做匀减速直线运动。杆始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触。杆和轨道的电阻均可忽略。

(1)请你通过计算判断,在金属杆向右运动的过程中,杆上所施加的水平拉力的方向;
(2)在金属杆向右运动的过程中,求杆中的感应电流为最大值的时,水平拉力的大小;
(3)从金属杆进入磁场至速度减为零的过程中,电阻R上发出的热量Q=0.13J,求此过程中水平拉力做的功。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在坐标系xOy中,y轴右侧有一匀强电场;在第二、三象限内有一有界匀强磁场,其上、下边界无限远,右边界为y轴、左边界为平行于y轴的虚线,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一带正电,电量为q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域,并从O点射出,粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角θ=45°,大小为v.粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧,且弧的半径为磁场左右边界间距的倍。粒子进入电场后,在电场力的作用下又由O点返回磁场区域,经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求:

(1)粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离;
(2)匀强电场的大小和方向;
(3)粒子从第二次离开磁场到再次到达磁场所用的时间。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:单选题

游乐场中的一种滑梯如图所示.小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下来,则

A.下滑过程中支持力对小朋友做功
B.下滑过程中小朋友的重力势能增加
C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:单选题

如图所示,一个物块在与水平方向成α角的恒力F作用下,沿水平面向右运动一段距离x,在此过程中,恒力F对物块所做的功为(   )

A. B. C.Fxsin α D.Fxcos α

查看答案和解析>>

同步练习册答案