(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B=kt(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。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)
【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)
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:R=d 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:本题主要考查法拉第电磁感应定律;带电粒子在匀强磁场中的运动.
科目:高中物理 来源: 题型:
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科目:高中物理 来源:2012-2013学年广东省汕头市金山中学高二上学期期末考试物理试卷(带解析) 题型:计算题
(14分)中心均开有小孔的金属板C、D与边长为d的正方形单匝金属线圈连接,正方形框内有垂直纸面的匀强磁场,大小随时间变化的关系为B=kt(k未知且k>0),E、F为磁场边界,且与C、D板平行。D板正下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的正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)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达Ⅱ区,那么粒子的速度v满足什么条件?
(2)若改变正方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,求正方形框内磁感强度的变化率k是多少?
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科目:高中物理 来源:2014届广东省广州市海珠区高三入学摸底考试物理试卷(解析版) 题型:计算题
(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?
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科目:高中物理 来源:2014届广东省汕头市高二上学期期末考试物理试卷(解析版) 题型:计算题
(14分)中心均开有小孔的金属板C、D与边长为d的正方形单匝金属线圈连接,正方形框内有垂直纸面的匀强磁场,大小随时间变化的关系为B=kt(k未知且k>0),E、F为磁场边界,且与C、D板平行。D板正下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的正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)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达Ⅱ区,那么粒子的速度v满足什么条件?
(2)若改变正方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,求正方形框内磁感强度的变化率k是多少?
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