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    （12分）图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n =100匝、电阻r =10W，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R =" 90" Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图15（乙）所示正弦规律变化。 求：

    (1) 从1.57×10-2s到4.71×10-2s内通过电阻R上的电量q。
    (2)电路中交流电压表的示数。
    (3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W外。
    （1）；（2）；（3）12.56J

    试题分析：由法拉第电磁感应定律可知，平均电动势   1分
    平均电流     1分
    流过R的电量   1分
    联立上式得：   1分
    （2）线圈转动的角速度   1分
    感应电动势最大值 1分
    由图可知  1分
    回路中的电流的有效值  1分
    电压表示数  1分
    联立上式得：       
      1分
    （3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W外=Q总=I2(R+r)t=12.56J  2分
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上。在A板的中央P点放置一个电子发射源。可以向各个方向释放电子，射出的初速度为v，电子打在B板上的区域面积为S，(不计电子的重力)，试求电子的比荷

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18分）如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，Y轴为两种场的分界面，图中虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为m，电荷量为-q的带电粒子从电场中坐标位置(-L，0)处，以初速度v0沿x轴正方向开始运动，且已知 L=mv02/Eq(重力不计)，试求：

    使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场的宽度d 应满足的条件．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （16分）如图所示，S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子（重力不计）。粒子从O1孔进入一个水平方向的加速电场（初速不计），再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B1，方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度大小为B2。一块折成直角的硬质塑料片abc（不带电，宽度、厚度都很小可以忽略不计）放置在PQ、MN之间，截面图如图，a、c两点分别位于PQ、MN上，ab=bc=L，α= 45º。粒子能沿图中虚线O2O3的延长线进入PQ、MN之间的区域。

    ⑴求加速电压U1；
    ⑵假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律，那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动？
    ⑶粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s分别是多少？

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (18分）图所示为回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在D1盒中心A处有离子源，它产生并发出的a粒子,经狭缝电压加速后,进入D2盒中。在磁场力的作用下运动半个圆周后，再次经狭缝电压加速。为保证粒子每次经过狭缝都被加速，设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，速度越来越 大,运动半径也越来越大,最后到达D型盒的边缘，以最大速度被导出。已知a粒子电荷量为q,质量为m，加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R，设 狭 缝 很 窄,粒子通过狭缝的时间可以忽略不计，设α粒子从离子源发出时的初速度为零。（不计α粒子重力）求：

    (1) α粒子第一次被加速后进入D2盒中时的速度大小；
    (2) α粒子被加速后获得的最大动能Ek和交变电压的频率f；
    (3)α粒子在第n次由D1盒进入D2盒与紧接着第n+1次由D1盒进入D2盒位置之间的距离Δx。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，现有一带正电的粒子能够在正交的匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过。设产生匀强电场的两极板间电压为U，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v(不计粒子的重力）。以下说法正确的是
    A．匀速穿过时粒子速度v与U、d、B间的关系为
    B．若只增大v，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
    C．若只增大U，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
    D．若保持两板间电压不变，只减小d，其他条件不变，粒子进入两板间后将向下偏

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，阴极射线管接通电源后，电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光板上会看到一条亮线．要使荧光板上的亮线向z轴负方向偏转，可采用的方法是
    A．加一沿y轴负方向的磁场B．加一沿z轴正方向的磁场
    C．加一沿y轴正方向的电场D．加一沿z轴负方向的电场

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    在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间t做周期性变化的图象如图所示。x 轴正方向为E的正方向，垂直纸面向里为B的正方向。在坐标原点O有一粒子P，其质量和电荷量分别为m和+q.不计重力。在t=时刻释放P，它恰能沿一定轨道做往复运动。

    （1）求P在磁场中运动时速度的大小v0；
    （2）求B0应满足的关系；
    （3）在t0（0＜t0＜）时刻释放P，求P速度为零时的坐标。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （12分）如图所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个压敏电阻元件，其阻值与其两端所加电压成正比，即R=kU，式中k为已知的常数．框架上有一质量为m，离地高为h的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平，磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于框架平面向里．今将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动，不计金属棒电阻，重力加速度为g．试求：

    （1）金属棒运动过程中，流过棒的电流大小和方向；
    （2）金属棒落到地面时的速度大小；
    （3）金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电量．

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