磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi),有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過磁場(chǎng),如圖所示,從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí).
(1)畫出穿過線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象;
(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流.若有,請(qǐng)判斷出感應(yīng)電流的方向;若無,請(qǐng)說明理由.
解:線框穿過磁場(chǎng)的過程可分為三個(gè)階段:進(jìn)入磁場(chǎng)階段(只有ab邊在磁場(chǎng)中)、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段(abcd兩邊都在磁場(chǎng)中)、離開磁場(chǎng)階段(只有cd邊在磁場(chǎng)中)
(1)①線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段:t為0~,線框進(jìn)入磁場(chǎng)中的面積與時(shí)間成正比,Slvt,最后為φ=BSBl2
②線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段:t,線框磁通量為φ=Bl2,保持不變
③線框離開磁場(chǎng)階段:t,線框磁通量線性減小,最后為零

(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段,穿過線框的磁通量增加,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方
線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段,穿過線框的磁通量保持不變,無感應(yīng)電流產(chǎn)生
線框離開磁場(chǎng)階段,穿過線框的磁通量減小,線框中將產(chǎn)生感應(yīng)電流.由右手定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
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帶電量為e的電荷,從靜止開始經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后,垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,經(jīng)過時(shí)間t后,其動(dòng)能為
eU
eU

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如圖所示,導(dǎo)線框abcd固定在豎直平面內(nèi),導(dǎo)線框ab和dc的寬度為l,bc段的電阻為R,其它電阻均可忽略.ef是一電阻可忽略的水平放置的導(dǎo)電桿,桿的質(zhì)量為m,桿的兩端分別與ab和cd保持良好接觸,且能沿導(dǎo)線框ab和dc無摩擦地滑動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與框面垂直.現(xiàn)用一恒力F豎直向上拉導(dǎo)體桿ef,當(dāng)導(dǎo)體桿ef上升高度為h時(shí),導(dǎo)體桿ef恰好勻速上升,求:
(1)此時(shí)導(dǎo)體桿ef勻速上升的速度v的大;
(2)導(dǎo)體桿ef上升h的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q的大。

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如圖所示,M1N1與M2N2是位于同一水平面內(nèi)的兩條平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直,ab與ef為兩根金屬桿,與導(dǎo)軌垂直且可在導(dǎo)軌上滑動(dòng),金屬桿ab上有一伏特表,除伏特表外,其他部分電阻可以不計(jì),則下列說法正確的是( 。

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飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對(duì)氣體分子進(jìn)行分析.如圖所示,在真空狀態(tài)下,脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生質(zhì)量均為m、電荷量為ke的正離子(1≤k≤3,k取整數(shù)).離子自a板小孔進(jìn)入a、b間加速電場(chǎng),從b板小孔沿中心線進(jìn)入M、N板間控制區(qū),上下調(diào)節(jié)探測(cè)器,接收到離子.已知a、b間距為d,極板M、N的長(zhǎng)度和間距均為L(zhǎng),不計(jì)離子的重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度.
(1)當(dāng)a、b間的電壓為U1,M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷篣2,使離子到達(dá)探測(cè)器,請(qǐng)推導(dǎo)出離子自進(jìn)入a板到探測(cè)器飛行時(shí)間的表達(dá)式;
(2)去掉偏轉(zhuǎn)電壓U2,在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),要使所有離子均通過控制區(qū),從右側(cè)飛出,a、b間的加速電壓U1為多少?

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回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的儀器,其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒,兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接,以便在盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng),使粒子每次穿過狹縫都得到加速,兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于盒底面,離子源置于盒的圓心附近,若離子源射出的粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,粒子最大回旋半徑為Rmax,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,問:
(1)盒內(nèi)有無電場(chǎng)?
(2)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)?
(3)粒子離開加速器時(shí)速度為多大,最大動(dòng)能為多少?

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