【題目】如圖所示，兩平行金屬板相距為d，與一邊長為L、匝數(shù)為N匝的正方形線圈相連，正方形線圈內(nèi)存在著與其平面垂直向里的隨時間變化的磁場B，其隨時間變化關(guān)系為B=B0+kt（k＞0），粒子源在t=0時刻從P處釋放一個初速度為零的帶電粒子，已知帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，粒子能從N板加速到M板，并從M板上的一個小孔穿出．在板的上方，有一個環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場．已知外圓半徑為2d，內(nèi)圓半徑為d，兩圓的圓心與小孔重合（不計粒子重力）．

（1）判斷帶電粒子的正負(fù)和粒子到達(dá)M板的速度v；

（2）若要求粒子不能從外圓邊界飛出，k的取值范圍是多少？

【答案】（1）（2）

【解析】

由楞次定律判斷出極板的電性，根據(jù)粒子受力方向判斷粒子電性，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動勢，由動能定理可以求出粒子的速度；粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用牛頓第二定律求出臨界k值，然后確定其范圍；

解：(1)由楞次定律可知，M板帶正電，粒子從N板加速到M板，粒子帶負(fù)電；

線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：

對粒子，由動能定理得：

解得：

(2)要使粒子不從外邊界飛出，粒子運(yùn)動軌跡與外圓相切時軌道半徑最大，

由幾何關(guān)系得：

解得：

粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動洛倫茲力提供向心力，

由牛頓第二定律得：

解得：

k的取值范圍：

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2018年12月9日2時28分高分五號衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運(yùn)載火箭發(fā)射升空，衛(wèi)星經(jīng)過多次變軌后，在距地心為R的地球冋步軌道上凝望地球。該衛(wèi)星首次搭載了大氣痕量氣體差分吸收光譜儀、主要溫室氣體探測儀、大氣多角度偏振探測儀等，是實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率對地觀測的標(biāo)志。高分五號衛(wèi)星由半徑為RA的圓軌道1經(jīng)橢圓軌道2變軌到同步軌道3時的情況如圖所示，已知高分五號衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行的周期為T1，已知地球半徑R0<RA，引力常量為G，則下列說法正確的是

A. 地球的平均密度為

B. 在軌道3上穩(wěn)定運(yùn)行時，衛(wèi)星每天可兩次經(jīng)過地表上同一點(diǎn)的正上方

C. 衛(wèi)星在從A點(diǎn)經(jīng)軌道2運(yùn)動到B點(diǎn)的時間為

D. 衛(wèi)星由圓軌道1調(diào)整到同步軌道3上，只需要加速一次即可

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示兩個半徑分別為RA=1m、RB=2m的金屬圓環(huán)處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1T的環(huán)形勻強(qiáng)磁場中，一根長L=2m、阻值為2Ω的均勻金屬棒OB跨放在兩金屬圓環(huán)上，且O點(diǎn)位于兩環(huán)的圓心處。另有兩根間距l=1m、足夠長的“L”形光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成θ=30°角傾斜放置，在導(dǎo)軌下端的擋板上，靜放著一根長l=lm、質(zhì)量m=0.1kg、阻值R=1Ω的金屬棒CD，傾斜導(dǎo)軌的上端通過兩根導(dǎo)線分別與A、B兩環(huán)相連，兩導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直斜向上、B2=1T的勻強(qiáng)磁場中，除兩根金屬樣的電阻外，其余電阻均不計。t=0時金屬OB在外作用下以角速度ω=2rad/s繞O點(diǎn)逆時針勻速轉(zhuǎn)動，t=2s時金屬棒CD剛好達(dá)到最大速度，若取g=10m/s2。

(1)求金屬棒CD達(dá)到的最大速度；

(2)若t=2s時，因故障金屬棒OB停止轉(zhuǎn)動，金屬棒CD繼續(xù)上滑，現(xiàn)測得金屬棒CD由t=0時刻至上滑到最高點(diǎn)的過程中通過的電量為1.3C，求故障后金屬棒CD在上滑過程中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，光滑絕緣水平面上靜置兩個質(zhì)量均為m、相距為x0的小球A和B，A球所帶電荷量為+q，B球不帶電�，F(xiàn)在A球右側(cè)區(qū)域的有限寬度范圍內(nèi)加上水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，小球A在電場力作用下由靜止開始運(yùn)動，然后與B球發(fā)生彈性正碰，A、B碰撞過程中沒有電荷轉(zhuǎn)移，且碰撞過程時間極短，求：

(1)A球與B球發(fā)生第一次碰撞后B球的速度；

(2)從A球開始運(yùn)動到兩球在電場中發(fā)生第二次碰撞前電場力對A球所做的功；

(3)要使A、B兩球只發(fā)生三次碰撞，所加電場的寬度d應(yīng)滿足的條件。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的電場中，A、B為電場中的兩點(diǎn)，若A點(diǎn)的電勢φA＝15 V，B點(diǎn)的電勢φB＝10 V，下列說法中錯誤的是（ ）

A. A點(diǎn)的場強(qiáng)大于B點(diǎn)的場強(qiáng)

B. 把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，該電荷的電勢能減少

C. 電子在B點(diǎn)的電勢能為1.6×10－18 J

D. 把電荷量為－5×10－9 C的電荷，從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功－2.5×10－8 J

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，有一范圍足夠大的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長桿上，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)使圓環(huán)以初速度v0向上運(yùn)動，經(jīng)時間t0圓環(huán)回到出發(fā)點(diǎn)，不計空氣阻力，取豎直向上為正方向，下列描述該過程中圓環(huán)的速度v隨時間t、摩擦力f隨時間t、動能Ek最隨位移x、機(jī)械能E隨位移x變化規(guī)律的圖象中，可能正確的是（ ）

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，用一根長桿和兩個定滑輪的組合裝置來提升重物M，長桿的一端放在地上通過鉸鏈聯(lián)結(jié)形成轉(zhuǎn)軸，其端點(diǎn)恰好處于左側(cè)滑輪正下方O點(diǎn)處，在桿的中點(diǎn)C處拴一細(xì)繩，繞過兩個滑輪后掛上重物M.C點(diǎn)與O點(diǎn)距離為l，現(xiàn)在桿的另一端用力使其逆時針勻速轉(zhuǎn)動，由豎直位置以角速度ω緩緩轉(zhuǎn)至水平位置（轉(zhuǎn)過了90°角），此過程中下列說法正確的是（ 　）

A. 重物M做勻速直線運(yùn)動

B. 重物M做勻變速直線運(yùn)動

C. 重物M的最大速度是ωl

D. 重物M的速度先減小后增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】“軌道康復(fù)者”是“垃圾”衛(wèi)星的救星，被稱為“太空110”，它可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源，延長衛(wèi)星的使用壽命．假設(shè)“軌道康復(fù)者”的軌道半經(jīng)為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一，其運(yùn)動方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，軌道平面與地球赤道平面重合，下列說法正確的是（ ）

A. “軌道康復(fù)者”可在高軌道上加速，以實(shí)現(xiàn)對低軌道上衛(wèi)星的拯救

B. 站在赤道上的人觀察到“軌道康復(fù)者”向西運(yùn)動

C. “軌道康復(fù)者”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的5 倍

D. “軌道康復(fù)者”的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的25倍

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)為了測量Rx的電阻值，設(shè)計了如圖甲所示的電路．用到的器材有：電源（電動勢未知．內(nèi)阻為r），理想電流表mA，理想電壓表V，單刀雙擲開關(guān)S．實(shí)驗(yàn)時他進(jìn)行了如下操作：

(1)在開關(guān)處于斷開狀態(tài)下連接好電路；

(2)將開關(guān)S向電壓表一側(cè)閉合，記錄下電壓表讀數(shù)U1；將開關(guān)S向Rx一側(cè)閉合，記錄下電流表讀數(shù)I2;

(3)根據(jù)已知條件和(2)中測量數(shù)據(jù)，可得電源電動勢E=________，待測電阻的表達(dá)式Rx= _________;（用字母符號表示）

(4)根據(jù)圖甲電路，完成圖乙中各實(shí)物器材之間的連線__________.

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