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    精英家教网如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L．有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．
    （1）若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时ab两点间的电势差；
    （2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t1时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率；
    （3）若线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0．经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q．后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t．
    分析：（1）由导体切割磁感线时电动势公式E=BLv可得出电动势，由闭合是路欧姆定律可得出电路中的电流，ab间的电压应为路端电压，则由欧姆定律可得出结果；
    （2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，t1时刻线框速度为v1=at1，cd边将要进入磁场时，由公式
    v
    2
    2
    -
    v
    2
    1
    =2aL，求出此时的速度v2．即可求出感应电动势及回路中电功率；
    （3）此过程中回路中产生的电热为Q，根据能量守恒列式求出进入磁场的时间．由题，当ab边刚穿出磁场时线框的速度也为v0，所以线框离开磁场时间还是T，即可得到总时间．
    解答：解：（1）线框在离开磁场时，cd边产生的感应电动势  E=BLv
    回路中的电流  I=
    E
    R

    则ab两点间的电势差  U=IRab=
    1
    4
    BLv     
    （2）t1时刻线框速度  v1=at1
    设cd边将要进入磁场时刻速度为v2，则
     
    v
    2
    2
    -
    v
    2
    1
    =2aL
    此时回路中电动势   E2=BLv2
    回路的电功率P=
    E
    2
    2
    R

    解得 P=
    B2L2(a2
    t
    2
    1
    +2aL)
    R

    （3）设cd边进入磁场时的速度为v，线框从cd边进入到ab边离开磁场的时间为△t，则
         P0T=（
    1
    2
    mv2-
    1
    2
    m
    v
    2
    0
    ）+Q
         P0△t=
    1
    2
    m
    v
    2
    0
    -
    1
    2
    mv2
    解得△t=
    Q
    P0
    -T
    线框离开磁场时间还是T，所以线框穿过磁场总时间t=2T+△t=
    Q
    P0
    +T
    答：
    （1）线框在离开磁场时ab两点间的电势差是
    1
    4
    BLv    ；
    （2）cd边将要进入磁场时刻回路的电功率是
    B2L2(a2
    t
    2
    1
    +2aL)
    R
    ；
    （3）线框穿过磁场所用的时间t是
    Q
    P0
    +T．
    点评：本题电磁感应中电路问题，要熟练运用法拉第电磁感应定律切割式E=Blv，欧姆定律求出电压．要抓住线框运动过程的对称性，分析穿出磁场时线框的速度，运用能量守恒列式求时间．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2012?上海模拟）在动摩擦因数μ=0.2的粗糙绝缘足够长的水平滑漕中，长为2L的绝缘轻质细杆两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B，如图为俯视图（槽两侧光滑）．A球的电荷量为+2q，B球的电荷量为-3q（均可视为质点，也不考虑两者间相互作用的库仑力）．现让A处于如图所示的有界匀强电场区域MPQN内，已知虚线MP恰位于细杆的中垂线，MP和NQ的距离为3L，匀强电场的场强大小为E=1.2mg/q，方向水平向右．释放带电系统，让A、B从静止开始运动（忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响）．求：
    （1）小球B第一次到达电场边界MP所用的时间；
    （2）小球A第一次离开电场边界NQ时的速度大小
    （3）带电系统运动过程中，B球电势能增加量的最大值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑绝缘水平台距水平地面高h=0.80m，地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A 点连接．A点距竖直墙壁s=0.60m，整个装置位于水平向右的匀强电场中．现将质量为m=0.1kg、电荷量为g=1×10-3C的带正电荷的小球（可视为质点），从平台上的端点N由静止释放，离开平台N点后恰好切入半径为R=0.4m的绝缘光滑圆形轨道，并沿圆形轨道运动到P点射出．图中O点是圆轨道的圆心，B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点．AO与BO之间夹角为53°，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
    （1）电场强度E的大小；
    （2）运动过程中，电场力做正功最多时的速度（结果可以保留根式）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，足够长的光滑绝缘水，静止放置小球A、B，已知
    mA
    mB
    =
    2
    3
    ，现给两小球分别带上电量为+qA，-qB，已知
    qA
    qB
    =
    2
    1
    ．为平面上了保持A、B 两球的距离不变，我们可以在A球上施加水平向左的恒力F1，也可在B球施加水平向右的恒力F2．则F1、F2的大小之比
    F1
    F2
    等于（　　）
    A、
    4
    3
    B、
    3
    4
    C、
    3
    2
    D、
    2
    3

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    第Ⅰ卷（选择题　共31分）

    一、单项选择题．本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意．

    1. 关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是[来源:Www..com]

    A．安培首先发现了电流的磁效应

    B．伽利略认为自由落体运动是速度随位移均匀变化的运动

    C．牛顿发现了万有引力定律，并计算出太阳与地球间引力的大小

    D．法拉第提出了电场的观点，说明处于电场中电荷所受到的力是电场给予的

    2．如图为一种主动式光控报警器原理图，图中R1和R2为光敏电阻，R3和R4为定值电阻．当射向光敏电阻R1和R2的任何一束光线被遮挡时，都会引起警铃发声，则图中虚线框内的电路是

    A．与门                  B．或门               C．或非门                  D．与非门

     


    3．如图所示的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时

    A．灯L变亮                                    B．各个电表读数均变大

    C．因为U1不变，所以P1不变                              D．P1变大，且始终有P1= P2

    4．竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力．下列说法中不正确的是

    A．在B点时，小球对圆轨道的压力为零

    B．B到C过程，小球做匀变速运动

    C．在A点时，小球对圆轨道压力大于其重力

    D．A到B过程，小球水平方向的加速度先增加后减小

    5．如图所示，水平面上放置质量为M的三角形斜劈，斜劈顶端安装光滑的定滑轮，细绳跨过定滑轮分别连接质量为m1和m2的物块．m1在斜面上运动，三角形斜劈保持静止状态．下列说法中正确的是

    A．若m2向下运动，则斜劈受到水平面向左摩擦力

    B．若m1沿斜面向下加速运动，则斜劈受到水平面向右的摩擦力

    C．若m1沿斜面向下运动，则斜劈受到水平面的支持力大于（m1+ m2+M）g

    D．若m2向上运动，则轻绳的拉力一定大于m2g

    二、多项选择题．本题共4小题，每小题4分，共计16分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．

    6．木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星．观察测出：木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1；木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2．已知万有引力常量为G，则根据题中给定条件

    A．能求出木星的质量

    B．能求出木星与卫星间的万有引力

    C．能求出太阳与木星间的万有引力

    D．可以断定

    7．如图所示，xOy坐标平面在竖直面内，x轴沿水平方向，y轴正方向竖直向上，在图示空间内有垂直于xOy平面的水平匀强磁场．一带电小球从O点由静止释放，运动轨迹如图中曲线．关于带电小球的运动，下列说法中正确的是

    A．OAB轨迹为半圆

    B．小球运动至最低点A时速度最大，且沿水平方向

    C．小球在整个运动过程中机械能守恒

    D．小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等

    8．如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块．当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为v1，木板速度为v2，下列结论中正确的是

    A．上述过程中，F做功大小为　　　　　　　　　　　　

    B．其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越长

    C．其他条件不变的情况下，M越大，s越小

    D．其他条件不变的情况下，f越大，滑块与木板间产生的热量越多

    9．如图所示，两个固定的相同细环相距一定的距离，同轴放置，O1、O2分别为两环的圆心，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷．一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环．则在带电粒子运动过程中

    A．在O1点粒子加速度方向向左

    B．从O1到O2过程粒子电势能一直增加

    C．轴线上O1点右侧存在一点，粒子在该点动能最小

    D．轴线上O1点右侧、O2点左侧都存在场强为零的点，它们关于O1、O2连线中点对称

     


    第Ⅱ卷（非选择题　共89分）

    三、简答题：本题分必做题（第lO、11题)和选做题(第12题)两部分，共计42分．请将解答填写在答题卡相应的位置．

    必做题

    10．测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定．

    （1）实验过程中，电火花计时器应接在  ▲  （选填“直流”或“交流”）电源上．调整定滑轮高度，使  ▲  ．

    （2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=  ▲  ．

    （3）如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm．则木块加速度大小a=  ▲  m/s2(保留两位有效数字)．

     


    11．为了测量某电池的电动势 E（约为3V）和内阻 r，可供选择的器材如下：

    A．电流表G1（2mA  100Ω）             B．电流表G2（1mA  内阻未知）

    C．电阻箱R1（0~999.9Ω）                      D．电阻箱R2（0~9999Ω）

    E．滑动变阻器R3（0~10Ω  1A）         F．滑动变阻器R4（0~1000Ω  10mA）

    G．定值电阻R0（800Ω  0.1A）               H．待测电池

    I．导线、电键若干

    （1）采用如图甲所示的电路，测定电流表G2的内阻，得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示：

    I1（mA）

    0.40

    0.81

    1.20

    1.59

    2.00

    I2（mA）

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

     


    根据测量数据，请在图乙坐标中描点作出I1—I2图线．由图得到电流表G2的内阻等于

      ▲  Ω．

    （2）在现有器材的条件下，测量该电池电动势和内阻，采用如图丙所示的电路，图中滑动变阻器①应该选用给定的器材中  ▲  ，电阻箱②选  ▲  （均填写器材代号）．

    （3）根据图丙所示电路，请在丁图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．

     


    12．选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．)

    A．(选修模块3-3)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力

    B．扩散运动就是布朗运动

    C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体

    D．对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述

    （2）将1ml的纯油酸加到500ml的酒精中，待均匀溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm2，则估算油酸分子的大小是  ▲  m（保留一位有效数字）．

    （3）如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g．

    ①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；

    ②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）．

    B．(选修模块3-4)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理

    B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象

    C．太阳光是偏振光

    D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射

    （2）甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L  ▲  L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1  ▲  t0（均选填“>”、“ =” 或“<”）．

    （3）x=0的质点在t=0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t1=0.14s时刻波的图象如图所示，质点A刚好开始振动．

    ①求波在介质中的传播速度；

    ②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程．

       C．(选修模块3-5)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性

    B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的

    C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征

    D．天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关

    （2）是不稳定的，能自发的发生衰变．

    ①完成衰变反应方程    ▲  ．

    ②衰变为，经过  ▲  次α衰变，  ▲  次β衰变．

    （3）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0, 氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．

    ①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？

    ②求此过程中释放的核能．

    四、计算题：本题共3小题，共计47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

    13．如图所示，一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上，地面上空风速水平且恒为v0，球静止时绳与水平方向夹角为α．某时刻绳突然断裂，氢气球飞走．已知氢气球在空气中运动时所受到的阻力f正比于其相对空气的速度v，可以表示为f=kv（k为已知的常数）．则

    （1）氢气球受到的浮力为多大？

    （2）绳断裂瞬间，氢气球加速度为多大？

    （3）一段时间后氢气球在空中做匀速直线运动，其水平方向上的速度与风速v0相等，求此时气球速度大小（设空气密度不发生变化，重力加速度为g）．

     


    14．如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L．有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．

    （1）若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时ab两点间的电势差；

    （2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t1时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率；

    （3）若线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0．经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q．后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t．

          

    15．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒，圆心O到MN的距离OO1=2R，圆筒轴线与磁场平行．圆筒用导线通过一个电阻r0接地，最初金属圆筒不带电．现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区，已知电子质量为m，电量为e．

    （1）若电子初速度满足，则在最初圆筒上没有带电时，能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O1两侧的范围是多大？

    （2）当圆筒上电量达到相对稳定时，测量得到通过电阻r0的电流恒为I，忽略运动电子间的相互作用，求此时金属圆筒的电势φ和电子到达圆筒时速度v（取无穷远处或大地电势为零）．

    （3）在（2）的情况下，求金属圆筒的发热功率．

     


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    科目：高中物理 来源：专项题 题型：计算题

    如图所示，光滑绝缘水平台距水平地面高h=0.80 m，地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接，A点距竖直墙壁s=0.60 m，整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将质量为m=0.1 kg、电荷量为q=1×10-3 C的带正电荷的小球(可视为质点)，从平台上的端点N由静止释放，离开平台N点后恰好切入半径为R=0.4 m的绝缘光滑圆形轨道，并沿圆形轨道运动到P点射出。图中O点是圆轨道的圆心，B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点，AO与BO之间夹角为53°，取g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
    (1)电场强度E的大小；
    (2)运动过程中，小球的最大速度(结果可以保留根号)；
    (3)小球对轨道的最小压力。

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