在如圖甲所示的半徑為r的豎直圓柱形區(qū)域內(nèi),存在豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化關(guān)系為B=kt(k>0且為常量)。

(1)將一由細(xì)導(dǎo)線構(gòu)成的半徑為r、電阻為R0的導(dǎo)體圓環(huán)水平固定在上述磁場中,并使圓環(huán)中心與磁場區(qū)域的中心重合。求在T時間內(nèi)導(dǎo)體圓環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱。

(2)上述導(dǎo)體圓環(huán)之所以會產(chǎn)生電流是因為變化的磁場會在空間激發(fā)渦旋電場,該渦旋電場趨使導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷定向移動,形成電流。如圖乙所示,變化的磁場產(chǎn)生的渦旋電場存在于磁場內(nèi)外的廣闊空間中,其電場線是在水平面內(nèi)的一系列沿順時針方向的同心圓(從上向下看),圓心與磁場區(qū)域的中心重合。在半徑為r的圓周上,渦旋電場的電場強度大小處處相等,并且可以用計算,其中e為由于磁場變化在半徑為r的導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感生電動勢。如圖丙所示,在磁場區(qū)域的水平面內(nèi)固定一個內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形真空細(xì)管道,其內(nèi)環(huán)半徑為r,管道中心與磁場區(qū)域的中心重合。由于細(xì)管道半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于r,因此細(xì)管道內(nèi)各處電場強度大小可視為相等的。某時刻,將管道內(nèi)電荷量為q的帶正電小球由靜止釋放(小球的直徑略小于真空細(xì)管道的直徑),小球受到切向的渦旋電場力的作用而運動,該力將改變小球速度的大小。該渦旋電場力與電場強度的關(guān)系和靜電力與電場強度的關(guān)系相同。假設(shè)小球在運動過程中其電荷量保持不變,忽略小球受到的重力、小球運動時激發(fā)的磁場以及相對論效應(yīng)。

①若小球由靜止經(jīng)過一段時間加速,獲得動能Em,求小球在這段時間內(nèi)在真空細(xì)管道內(nèi)運動的圈數(shù);

②若在真空細(xì)管道內(nèi)部空間加有方向豎直向上的恒定勻強磁場,小球開始運動后經(jīng)過時間t0,小球與環(huán)形真空細(xì)管道之間恰好沒有作用力,求在真空細(xì)管道內(nèi)部所加磁場的磁感應(yīng)強度的大小。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:2015-2016學(xué)年河北省冀州市高一下期末文科物理A卷(解析版) 題型:選擇題

某同學(xué)在做“探究求合力的方法”實驗時,為了得到一組對應(yīng)的合力和分力,他將彈簧的一端固定在木板上,先用一個彈簧測力計把彈簧的另一端拉到O點,再改用兩個彈簧測力計拉動系在彈簧另一端的兩根細(xì)繩,如圖所示。下列實驗操作正確的是:( )

A.兩次拉動彈簧,彈簧末端位置可以不同

B.彈簧測力計必須保持與木板平行,讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度

C.用兩個彈簧測力計同時拉動彈簧時,兩細(xì)繩間的夾角必須為90°

D.用兩個彈簧測力計同時拉動彈簧時,只需記錄兩個彈簧測力計示數(shù)即可

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科目:高中物理 來源:2015-2016學(xué)年甘肅省高一下期中物理試卷(解析版) 題型:選擇題

“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌,進入地月轉(zhuǎn)移軌道,最終被月球引力捕獲,成為繞月衛(wèi)星,并開展對月球的探測。已知衛(wèi)星繞月運動的周期約為127分鐘,月球繞地球運動的軌道半徑與衛(wèi)星繞月球運動的軌道半徑之比約為220。利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識,可估算出地球?qū)πl(wèi)星與月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力的比值約為( )

A. 2× B. 0.2 C. 7 D. 2×102

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科目:高中物理 來源:2016屆浙江省金華市高三考前模擬考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,在足夠長的光滑絕緣水平直線軌道上方的P點,固定一電荷量為+Q的點電荷.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊(可視為質(zhì)點的檢驗電荷),從軌道上的A點以初速度v0沿軌道向右運動,當(dāng)運動到P點正下方B點時速度為v.已知點電荷產(chǎn)生的電場在A點的電勢為φ(取無窮遠(yuǎn)處電勢為零),P到物塊的重心豎直距離為h,P、A連線與水平軌道的夾角為60°,k為靜電常數(shù),下列說法正確的是

A. 物塊在A點的電勢能

B. 物塊在A點時受到軌道的支持力大小為

C. 點電荷+Q產(chǎn)生的電場在B點的電場強度大小

D. 點電荷+Q產(chǎn)生的電場在B點的電勢

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科目:高中物理 來源:2016屆江西省宜春市等四校高三高考押題卷物理試卷(解析版) 題型:填空題

以下說法正確的是____________

A.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定

B.放射性元素的半衰期跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)

C.盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型建立的基礎(chǔ)是湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子

D.氫原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài),會輻射一定頻率的光子,同時核外電子的動能增大

E.紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng),若增大紫外線的照射強度,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大

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科目:高中物理 來源:2016屆江西省宜春市等四校高三高考押題卷物理試卷(解析版) 題型:選擇題

從地面上以初速度v0=10 m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m=0.2 kg的小球,若運動過程中小球受到的空氣阻力f與其速率v成正比,其關(guān)系為f=kv,小球運動的速率隨時間變化規(guī)律如圖所示,t1時刻到達最高點,再落回地面,落地時速率為v1=2 m/s,且落地前已經(jīng)做勻速運動(取g=10 m /s2),則以下說法正確的是

A.k的值為1kg.s/m

B.小球在上升階段速度大小為1 m/s時,加速度大小為20 m/s2

C.小球拋出瞬間的加速度大小為60 m/s2

D.小球拋出到落地過程中所用時間為1.2s

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科目:高中物理 來源:2016屆江蘇省徐州市銅山區(qū)高三5月高考模擬物理試卷(解析版) 題型:計算題

如圖所示,空間中分別沿水平、豎直方向建立xOy坐標(biāo)系。用某種方式將空間分隔成若干個等高區(qū)域,各區(qū)域高度d=0.2m,從上到下依次記為第1區(qū)域、第2區(qū)域…。各偶數(shù)區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強電場和水平向里的勻強磁場,場強E=5N/C,磁感強度B=1T;奇數(shù)區(qū)域內(nèi)既無電場又無磁場。一個比荷的帶正電粒子從O點自由下落,不計空氣阻力,g=10m/s2,sin11.54°=0.2。求:

(1)粒子剛進入第2區(qū)域的速度及通過第2區(qū)域所用的時間t;

(2)粒子穿過任意區(qū)域前后,水平速度的變化量;

(3)粒子最多能到達第幾區(qū)域?

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科目:高中物理 來源:2016屆江蘇省徐州市銅山區(qū)高三5月高考模擬物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示的圓環(huán)上均勻分布著正電荷,過O點的虛線是圓環(huán)的中軸線。一帶正電的粒子從很遠(yuǎn)處沿軸線飛來并穿過圓環(huán)。在粒子運動過程中

A.粒子經(jīng)O點的速度為零

B.整個過程粒子電勢能先增加后減少

C.軸線上O點右側(cè)存在一點,粒子在該點動能最小

D.軸線上O點右側(cè)左側(cè)都存在場強最強點,它們關(guān)于O點對稱

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科目:高中物理 來源:2015-2016學(xué)年寧夏學(xué)益校區(qū)高一下6月考物理卷(解析版) 題型:選擇題

關(guān)于向心加速度的物理意義,下列說法正確的是( )

A.它描述的是線速度方向變化的快慢

B.它描述的是線速度大小變化的快慢

C.它描述的是向心力變化的快慢

D.它描述的是角速度變化的快慢

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