【題目】如圖所示,在半徑為的無限長(zhǎng)圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向與圓柱的軸平行,在圖中垂直紙平面向外.將半徑也為的光滑絕緣細(xì)環(huán)固定在紙平面上,并正好套住磁場(chǎng)區(qū).在細(xì)環(huán)上串有一個(gè)質(zhì)量為、電量為()的帶電小珠.設(shè)時(shí),磁場(chǎng),小珠在環(huán)上靜止;時(shí),隨時(shí)間均勻地增長(zhǎng):時(shí),;時(shí),不變.試定量地討論時(shí)小珠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及小珠對(duì)圓環(huán)的正壓力(沿圖中徑向).設(shè)圖中紙平面為水平面,小珠所受重力與環(huán)的支持力抵消.
【答案】在時(shí)間內(nèi),小珠對(duì)圓環(huán)的正壓力為。當(dāng)時(shí)。小珠對(duì)圓環(huán)的正壓力為
【解析】
無限長(zhǎng)圓柱形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化產(chǎn)生渦旋電場(chǎng),其電場(chǎng)線是以圓柱中央軸為圓心的一系列同心圓,固定細(xì)環(huán)所在處就是渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線,串在細(xì)環(huán)上的帶電小珠將受渦旋電場(chǎng)作用.渦旋電場(chǎng)對(duì)帶電小珠的作用力沿細(xì)環(huán)切向,使小珠獲得切向加速度,于是小珠繞細(xì)環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大.隨著小珠繞細(xì)環(huán)的運(yùn)動(dòng),小珠還將受到磁場(chǎng)的洛侖茲力(其方向沿徑向指向環(huán)心)以及細(xì)環(huán)的作用力(其方向也沿徑向,由環(huán)心外指),兩者的矢量和為小珠繞細(xì)環(huán)的圓周運(yùn)動(dòng)提供所需的向心力.所求小珠對(duì)細(xì)環(huán)的正壓力正是上述細(xì)環(huán)對(duì)小珠作用力的反作用力.由已知條件,在時(shí)間內(nèi),磁場(chǎng)隨時(shí)間線性地增長(zhǎng),且時(shí),時(shí),故有.在此時(shí)間內(nèi),隨的變化率為.
磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng),其電場(chǎng)線是一系列以圓柱中央軸為圓心的同心圓.由楞次定律,渦旋電場(chǎng)的圓形電場(chǎng)線為順時(shí)針方向,故小珠所在處的方向如圖所示.
的大小的
由此,小珠受到的沿環(huán)切向的渦旋電場(chǎng)的作用力為
,
相應(yīng)的切向加速度為.
因小珠在靜止,故在時(shí)刻繞環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度.
當(dāng)小珠在時(shí)刻以繞環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),所受磁場(chǎng)的洛侖茲力指向圓心(如圖所示),其大小為
.
同時(shí),小珠還受到細(xì)環(huán)的作用力(方向見圖),與的矢量和提供了小珠繞環(huán)以運(yùn)動(dòng)所需的向心力(指向環(huán)心),其大小為
.
可見,的一半提供為向心,另一半被抵消(故的方向必由環(huán)心外指),即.
小珠對(duì)細(xì)環(huán)的正壓力是的反作用力,故的方向沿徑向指向圓心,大小為.
當(dāng)時(shí),保持恒定,故渦旋電場(chǎng)不再存在,切向加速度隨之消失,此時(shí)小珠將繞細(xì)環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其速度.
此時(shí)小珠所受的洛侖茲力為(在上述公式中取).
此時(shí)小珠所需的向心力為(在的公式中取,)
.
可見,仍有一半被抵消,同樣仍成立,故.
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,若以導(dǎo)體為載體,則計(jì)算的多為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),同時(shí)伴隨電路問題的研究;而撇開導(dǎo)體,研究的往往是感生電場(chǎng),同時(shí)伴隨著帶電粒子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng),而這種運(yùn)動(dòng)又是以洛侖茲力為背景的.
感生電動(dòng)勢(shì)與感生電場(chǎng)既相關(guān)聯(lián),又有差別,讀者應(yīng)注意對(duì)這兩類問題進(jìn)行專題分析與研究,熟練甄別其不同之處.
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】閱讀材料,完成下列問題。
材料一:福建是我國(guó)海岸線最曲折的省區(qū)之一,沿海灘涂濕地資源豐富。下圖為福建省及三沙灣區(qū)域示意圖。
材料二:下表為 1971-2016 年三沙灣地區(qū)的風(fēng)情統(tǒng)計(jì)表。
項(xiàng)目 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
平均風(fēng)速(m/s) | 5.4 | 5.3 | 4.7 | 4.3 | 4.1 | 4.7 | 4.8 | 4.3 | 4.8 | 6.1 | 6.2 | 5.7 |
最大風(fēng)速(m/s) | 18.0 | 16.0 | 18.0 | 16.0 | 15.3 | 17.7 | 26.5 | 25.0 | 29.0 | 22.5 | 19.0 | 18.0 |
同時(shí)風(fēng)向 | NNE | NNE | ENE | NNE | SSW | SSE | NE | S | N | NNE | NNE | NNE |
最多風(fēng)向 | NNE | NNE | NNE | NNE | NNE | SSW | SSW | SSW | NE | NNE | NNE | NNE |
風(fēng)向頻率(%) | 46 | 41 | 31 | 22 | 24 | 23 | 27 | 19 | 28 | 46 | 49 | 4 |
(說明:NNE 表示是北偏東北風(fēng),SSE 表示南偏東南風(fēng)。)
材料三:圖中所示海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)是指福州、廈門為中心,以閩東南為主體,北起浙江溫州,南至廣東汕頭,向西延伸到南平、三明、龍巖的臺(tái)灣海峽西部海域與陸地。該經(jīng)濟(jì)區(qū)重視臺(tái)灣與大陸協(xié)作,注重打造的“環(huán)境友好型”工業(yè)區(qū)。
(1)簡(jiǎn)析三沙灣沿海灘涂豐富的主要成因。
(2)簡(jiǎn)述三沙地區(qū)年內(nèi)盛行風(fēng)向及風(fēng)速特征的季節(jié)差異,并從氣壓和下墊面角度簡(jiǎn)析其成因。
(3)簡(jiǎn)析福建發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的有利和限制條件。
(4)從地理位置角度分析海西經(jīng)濟(jì)區(qū)的主要區(qū)位優(yōu)勢(shì),并從“環(huán)境友好型”角度指出該經(jīng)濟(jì)區(qū)引入的工業(yè)項(xiàng)目應(yīng)具備的基本要求。
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】讀“長(zhǎng)江流域1949年以來發(fā)生洪澇的次數(shù)圖”,回答下面三題。
【1】影響長(zhǎng)江流域發(fā)生洪澇次數(shù)最多區(qū)域與最少區(qū)域差異的主要因素是( )
A.地形、地勢(shì)差異B.距海遠(yuǎn)近不同C.人口和城市多少D.經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平
【2】在長(zhǎng)江中下游的自然災(zāi)害中,與洪澇均屬于最常見自然災(zāi)害的是( )
A.泥石流B.地震C.干旱D.火山爆發(fā)
【3】防御長(zhǎng)江中下游地區(qū)洪澇災(zāi)害最有效的措施是( )
A.疏浚干支流河道B.中上游修建水利樞紐工程
C.建設(shè)長(zhǎng)江中上游防護(hù)林體系D.加固中下游地區(qū)的堤壩
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】 下圖為某時(shí)北冰洋附近海域海平面等壓線分布圖,虛線為晨昏線。
讀圖完成下列各題。
【1】據(jù)圖判斷該地區(qū)正處在
A. 1月
B. 3月
C. 6月
D. 9月
【2】關(guān)于圖中①②兩地描述正確的是
A. ①地此時(shí)有極晝現(xiàn)象
B. ②地此時(shí)有極晝現(xiàn)象
C. ①地此時(shí)吹東北風(fēng)
D. ②地此時(shí)吹西南風(fēng)
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】電子感應(yīng)加速器的圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室,設(shè)法把高能電子引入其中,能使其進(jìn)一步加速,若電子在半徑為圓軌道上,經(jīng)時(shí)間獲得的能量為,假設(shè)這期間電子軌道內(nèi)的磁場(chǎng)是線性變化的,磁通量從零增加到,問:
(1)電子在真空室中繞行了多少圈?
(2)有人說,電子軌道內(nèi)的磁場(chǎng)如果線性減小,電子也能被加速.你同意這個(gè)觀點(diǎn)嗎?請(qǐng)簡(jiǎn)述理由.
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】在如圖所示的圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),且隨時(shí)間而變化,在垂直于的某平面上已建立坐標(biāo)系.一根光滑絕緣細(xì)空心管相對(duì)軸對(duì)稱地固定在軸上,且處在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi).與間的夾角為,其中為磁場(chǎng)區(qū)域中央軸與平面的交點(diǎn).管內(nèi)有一質(zhì)量為、帶電量為的光滑小球,時(shí)它恰好靜止在位置.設(shè)的正方向如圖甲所示,在該方向上其值(可正、可負(fù))隨時(shí)間的變化規(guī)律為
,其中、均為正的常量.設(shè)的這種變化規(guī)律恰好能使小球在、之間作以為中心、長(zhǎng)度之半為振幅的簡(jiǎn)諧振動(dòng).
(1)求出與、、、之間的關(guān)系;
(2)設(shè)長(zhǎng)為,請(qǐng)確定管所受小球作用力在軸上的投影與小球位置之間的函數(shù)關(guān)系,并定性畫出曲線,但需標(biāo)定曲線上的特征點(diǎn).
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為,半徑為、厚度為()的勻質(zhì)環(huán)形導(dǎo)體圓盤可繞通過盤心且垂直盤面的金屬軸轉(zhuǎn)動(dòng),金屬軸的電阻可忽略.圓盤上距盤心處的電阻率與成正比,即,為常量.整個(gè)環(huán)形圓盤處在與環(huán)面垂直的恒定勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為.轉(zhuǎn)軸與圓盤邊緣通過電刷與理想電感連成閉合回路.一切摩擦均不計(jì).
(1)現(xiàn)用一恒定的外力矩作用于圓盤,使它由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng),求當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和通過電感的電流.
(2)在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后,突然撤去外力矩,求以后通過電感的電流隨時(shí)間的變化方程式.
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】下圖為某城市規(guī)劃簡(jiǎn)圖,該城市常年盛行東北風(fēng)。讀圖,完成下面小題。
【1】若該城市主要功能區(qū)包括住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和文化區(qū),其中文化區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域是( )
A.①B.②C.③D.④
【2】計(jì)劃在甲、乙、丙、丁四地中選擇一處高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地,最佳地點(diǎn)是( )
A.甲B.乙C.丙D.丁
【3】d處的房?jī)r(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于a處的原因敘述錯(cuò)誤的是( )
A.上風(fēng)上水,自然環(huán)境優(yōu)美B.距離商業(yè)區(qū)近,購(gòu)物方便
C.遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū),環(huán)境污染較輕D.文化氛圍濃厚,人員素質(zhì)高
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科目:高中地理 來源: 題型:
【題目】下表所示為1800-1985年間,每煉一噸鋼所需原料的變化。隨著技術(shù)進(jìn)步,影響鋼鐵工業(yè)布局的主導(dǎo)因素分別是( )
A.燃料、原料、市場(chǎng)B.原料、燃料、市場(chǎng)
C.市場(chǎng)、原料、燃料D.燃料、市場(chǎng)、原料
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