如右图所示的两圆形线圈同心且共面.半径ra＜rb.条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直放置.则穿过两线圈的磁通量Φa与Φb的大小关系是 A.Φa＞Φb B.Φa=Φb C.Φa＜Φb D.无法确定题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如右图所示的两圆形线圈同心且共面，半径r_a＜r_b，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直放置，则穿过两线圈的磁通量Φ_a与Φ_b的大小关系是( )

A.Φ_a＞Φ_b B.Φ_a=Φ_b C.Φ_a＜Φ_b D.无法确定

解析:

画出俯视图，把线圈所在平面分为1、2、3、4四个区域，如右图所示.各区域的磁通量分别以Φ₁、Φ₂、Φ₃、Φ₄表示，考虑到条形磁铁的磁场中磁感线的分布特征及磁感线本身的封闭性特征，于是知Φ₁对应的磁感线是穿出线面的，Φ₂、Φ₃、Φ₄对应的磁感线是穿入线面的，且有

Φ₁=Φ₂+Φ₃+Φ₄

而Φ_a=Φ₁-Φ₂=Φ₃+Φ₄

Φ_b=Φ₁-Φ₂-Φ₃=Φ₄

所以Φ_a＞Φ_b，故A选项正确.

练习册系列答案

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如图所示为一种测量电子比荷仪器的原理图，其中阴K释放电子，阳A是一个中心开孔的圆形金属板，AK间加一定的电压．在阳极右侧有一对平行正对带电金属MN，板间存在方向竖直向上的匀强电场O点为荧光屏的正中央位置，K与O的连线M、N板间的中心线重合．电子从阴极逸出并AK间的电场加速后从小孔射出，KO连线方向射M、N两极板间．已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计，在下列过程中，电子均可打到荧光屏上．
（1）为使电子M、N极板间不发生偏转，需在M、N极板间加一个垂直纸面的匀强磁场，请说明所加磁场的方向．
（2）如M、N极板间的电场强度为E、垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度B，K与A间的电压为U，电子恰能沿直KO穿过平行金属板，打在荧光屏正中央，求电子的比荷（电荷量和质量之比）
（3）已M、N板的长度L₁，两极板右端到荧光屏的距离L₂，如果保M、N极板间的电场强E，以及加速电U不变，而撤去所加的磁场，求电子打到荧光屏上的位置O点的距离．

如图所示，A板和B板为平行板电容器的两极板，其中A板带负电，B板带正电，两极板的中央都有一个小空隙可以允许粒子穿过，两板间的电势差的大小为U=1×10⁵B极板的右上方存在着一个圆心为O₁圆柱形匀强磁场区域，磁感应强度B=0.1T，磁场区域半径r=

m，磁场的方向垂直于纸面向里．今有质量m=3.2×10^-26、带电荷量q=-1.6×10^-19某种粒子，从A极板小孔处以极小的初速度（其方向由A到B，大小可以视为零）进入两平行金属板之间的区域．图中A、B板上的两个小孔和O₁点共线．粒子穿越圆柱形磁场后恰好从磁场区域的最右端C点穿出，立即进入一个竖直方向的有界匀强电场，其左右边界分别为DE和FH，两边界间的距离为8m，上边和下边没有边界．匀强电场的场强大小为E=3.75×10⁴/C，方向在竖直方向上．试求：
（1）该粒子刚刚进入圆柱形匀强磁场区域时的速度大小；
（2）该粒子通过圆形磁场区域所用的时间；
（3）该粒子在有界匀强电场中的位移大小．

如图（甲）所示为一种研究高能粒子相互作用的装置，两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成（整个装置处于真空中，图中只画出了6个圆筒，作为示意），它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到正弦交流电源的两端．设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计．为达到最佳加速效果，需要调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，粒子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的峰值．质量为m、电荷量为e的正、负电子分别经过直线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环形真空管道，且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切．在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的A₁、A₂、A₃…A_n，共n个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线画了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为d的圆形．改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在圆形运强磁场区域的同一条直径的两端，如图（乙）所示．这就为实现正、负电子的对撞作好了准备．
（1）若正、负电子经过直线加速器后的动能均为E₀，它们对撞后发生湮灭，电子消失，且仅产生一对频率相同的光子，则此光子的频率为多大？（已知普朗克恒量为h，真空中的光速为c．）
（2）若电子刚进入直线加速器第一个圆筒时速度大小为v₀，为使电子通过直线加速器后速度为v，加速器所接正弦交流电压的最大值应当多大？
（3）电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B为多大？

如图（甲）所示为一种研究高能粒子相互作用的装置，两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成（整个装置处于真空中。图中只画出了6个圆筒，作为示意），它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端。设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果，应当调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，粒子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的峰值。

质量为m、电荷量为e的正、负电子分别经过直线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环形真空管道，且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切。在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的A₁、A₂、A₃……A_n，共n个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线和细虚线了几个），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度和方向均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为d的圆形。改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度。经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的一条直径的两端，如图（乙）所示。这就为实现正、负电子的对撞作好了准备。

（1）若正电子进入第一个圆筒的开口时的速度为v₀，且此时第一、二两个圆筒的电势差为U，正电子进入第二个圆筒时的速率多大？

（2）正、负电子对撞时的速度多大？

（3）为使正电子进入圆形磁场时获得最大动能，各个圆筒的长度应满足什么条件？

（4）正电子通过一个圆形磁场所用的时间是多少？

（1）有一种在工厂实际使用的游标卡尺如图甲所示，它是普通游标卡尺的变形。它把普通游标卡尺两个卡脚改成了斜的，两个斜卡脚与主尺都成126°52′12″（图中的∠DAC=∠EBC=126°52′12″，已知tan63°26′06″=2.000)，其他部分未作改动，这种卡尺专门用来测量圆柱形或球形工件的外径。两个斜脚之间不放被测工件时，游标尺的“0”刻线恰与主尺的“0”刻线对齐，两个斜脚之间放上被测圆柱形或球形工件，使工件与主尺、两斜脚都相切，即共有三个切点，如图乙中的D、C、E。

①这种改造后的游标卡尺的精确度等于__________ mm；

②如图乙所示的被测圆形工件的半径为__________ mm。

（2）两位同学在实验室进行了探究劲度系数为k的弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间关系的实验。以下是两位同学经历的一些实验探究过程：

甲同学在实验前提出了如下猜想：动能是物体运动具有的能量，动能的大小与运动速度有关，且跟运动速度的平方成正比；弹性势能是物体发生形变具有的能量，弹性势能的大小与形变有关，由此可以猜想弹性势能的大小也应该是跟形变量的平方成正比的关系。乙同学根据所学的物理知识用图象法从理论上证实了甲同学的猜想。他所用到的物理知识是：a.弹簧发生形变时弹力与形变量的关系F=kx;b.克服弹簧的弹力所做的功等于弹簧弹性势能的增加。两位同学为了用实验来证实他们的猜想，设计了如图所示的实验装置。图中B为一固定在桌面、带有刻度的平直光滑导轨，小盒C用轻绳悬挂于O点，弹簧T左端固定，用小球A沿导轨B向左挤压弹簧，释放后球A弹出，射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动，摆动的最大角度θ可以被准确测出。球A射入盒C后两者的重心重合，重心距悬点O的距离为L。

①请你完成乙同学的证明过程。

②欲完成此探究实验，两位同学在实验过程中除了要测量最大摆角θ和重心距悬点O的距离L外，还需要测量哪些物理量？写出这些物理量及其字母代号。

③请你用上述物理量列出猜想正确必须满足的表达式。

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