【题目】电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。
（1）如图27-1所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e。
a. 请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1；
b．在金属棒产生电动势的过程中，请画图说明是什么力充当非静电力，并根据电动势的定义式
求出这个非静电力产生的电动势表达式E2；
（2）由于磁场变化而产生的感应电动势，也是通过非静电力做功而实现的。在磁场变化时产生的电场与静电场不同，它的电场线是闭合的，我们把这样的电场叫做感生电场，也称涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关，正因为如此，它是一种非静电力。如图27-2所示，空间存在一个垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B0，磁场区域半径为R。一半径为r的圆形导线环放置在纸面内，其圆心O与圆形磁场区域的中心重合。已知电子的电荷量为e。
a.如果磁感应强度Bt随时间t的变化关系为Bt=B0+kt。求圆形导线环中的感应电动势E3的大小；
b．上述感应电动势中的非静电力来自于涡旋电场对电子的作用。求上述导线环中电子所受非静电力F3的大小。
【答案】(1)a. 
b. 
(2)a. 
b. 
【解析】(1)a、导线做匀速直线运动，在△t时间内，导线MN的位移为：x=v△t，
线框的面积变化量是：△S=Lx=Lv△t，
则穿过闭合电路的磁通量的变化量是：△Φ=B△S=BLv△t
根据法拉第电磁感应定律得：E=△Φ/△t=BLv△t/△t=BLv，
由此得证：导线MN切割磁感线产生的电动势为：E=BLv；
b、导线MN切割磁感线时相当于电源，由右手定则可以判断M为正极，N为负极，
所以自由电荷沿导体棒由N向M定向移动,自由电荷实际的速度方向和所受洛伦兹力的方向如图1所示。
将f沿导线方向和垂直导线方向分解为f1和f2,其中f1为非静电力，如图2所示。
设自由电荷的电荷量为q,则f1=qvB，自由电荷在从N移动到M，
f1做的功W=f1L=qvBL,所以导线MN切割磁感线产生的电动势为：E=W/q=qvBL/q=BLv；
（2）a、由Bt=B0+kt得，
；根据法拉第电磁感应定律，
；
b．在很短的时间内电子的位移为△s，非静电力对电子做的功为F3△s，电子沿着导线运动一周，非静电力做的功
，
根据电动势的定义式
联立解得
智慧小复习系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】如图所示，装置A由1/4圆弧CD部分（光滑）和水平DE部分（粗糙）组成，总质量为M = 0.6 kg，O为圆弧的圆心，其半径为R = 0.3 m，装置放在光滑水平面上，但是被锁定（锁定装置图中未画出）。质量为m = 0.3 kg的小物块B，从与O点在同一水平面上的C点由静止放开，物块B在水平部分DE上滑行时，与接触面间的动摩擦因数为μ= 0.1，重力加速度g取10 m/s2。试分析：
(1)物块B到达圆弧最低点D时对圆弧的压力大小；
(2)若将装置A的锁定解除，使其可以自由移动。则物块B从开始下滑到与A相对静止的过程中，物块B在水平DE部分相对于D点的最大距离为多少？该过程中装置A对地的位移为多少？
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【题目】如图，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框
， 
边的边长为
， 
边的边长为
，线框的质量为
，电阻为
，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，重物质量为
，斜面上
线（
平行底边）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为
，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的
边始终平行底边，则下列说法不正确的是( )
A. 线框进入磁场前运动的加速度为
B. 线框进入磁场时匀速运动的速度为
C. 线框做匀速运动的总时间为
D. 该匀速运动过程产生的焦耳热为
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【题目】如图所示，在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属框架ABC固定在水平面内，AB与BC间夹角为θ，光滑导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下以速度v向右匀速运动，导体棒与框架足够长且构成等腰三角形电路。若框架与导体棒单位长度的电阻均为R，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与水平移动的距离x变化规律的图像中正确的是( )
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【题目】如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道的质量为M，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球的质量为m，小球在管道内做圆周运动．下列说法中正确的是(重力加速度为g)( )
A. 小球通过管道最低点时，管道对地面的压力可能为(m＋M)g
B. 小球通过管道最高点时，管道对地面的压力可能为(m＋M)g
C. 小球通过管道最高点时，管道对地面可能无压力
D. 小球通过管道最高点时，管道对地面的压力可能为Mg
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【题目】如图所示，在边长为L的正方形ABCD阴影区域内存在垂直纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q(q<0)的带电粒子以大小为v0的速度沿纸面垂直AB边射入正方形，若粒子从AB边上任意点垂直射入，都只能从C点射出磁场，不计粒子的重力影响。下列说法正确的是
A. 此匀强磁场的方向可能垂直纸面向外
B. 此匀强磁场的磁感应强度大小为
C. 此匀强磁场区域的面积为
D. 此匀强磁场区域的面积为
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【题目】某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，他们到物理实验室取来电子秤、铁架台、长度为L的轻质细线和小球等。
(1)将铁架台放在电子秤上，其读数为M；撤去铁架台将小球放在电子秤上，其读数为m。
(2)组装好实验装置如图所示。保持细线自然伸长，将小球拉起使细线处于水平位置，此时电子秤读数为______(填写“M＋m”“M”“大于M＋m”或“处于M和M＋m之间”)。
(3)从释放小球至小球向下运动到最低点过程，电子秤读数________。(填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)
(4)忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，细线的拉力为________；电子秤的读数为________。(已知重力加速度为g)
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【题目】如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长
，ad边长
，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的
轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外，cd边转入纸里，求：
（1）t=0时感应电流的方向及感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转一圈外力做的功；
（3）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
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【题目】“天链一号”04星是我国第四颗地球同步轨道数据中继卫星,它与天链一号01星、02星、03星一起组网运行,为我国神舟飞船、空间站等提供数据中继与测控服务。如图所示为“天链一号”04星a、赤道平面内的低轨道卫星b、地球的位置关系示意图,O为地心。已知b到O的距离是地球半径的1.65倍,a到O的距离是地球半径的6.6倍,卫星间的通信信号视为沿直线传播,信号传输时间忽略。由于地球的遮挡,b会进入a通信的盲区。取 arcsin1.65=
, arcsin6.6=
。在卫星a、b绕地球同向运行的情况下,以下选项正确的是（ ）
A. a、b的加速度之比为1:2
B. a、b的周期之比为8:1
C. b每次在盲育区运行行的时间与a运行周期之比为1：27
D. a、b绕地球不论是同向运行还是反向运行，b每次在盲区运行的时间都相同
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