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(蘇北三市14分) 如圖甲所示，一邊長(zhǎng)L=2.5m、質(zhì)量m=0.5kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個(gè)裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的一邊與磁場(chǎng)的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)5s線框被拉出磁場(chǎng)。測(cè)得金屬線框中的電流隨時(shí)間變化的圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出的過(guò)程中。

⑴求通過(guò)線框?qū)Ь�截面的電量及線框的電阻；

⑵寫出水平力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式；

⑶已知在這5s內(nèi)力F做功1.92J，那么在此過(guò)程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

 

7、電磁流量計(jì)是對(duì)管道內(nèi)部流體流動(dòng)沒(méi)有任何阻礙的儀器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量高粘度及強(qiáng)腐蝕性流體的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。假設(shè)流量計(jì)是如圖10所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c。流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接（圖中虛線），流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料�，F(xiàn)在流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面與串接了電阻R的電流表的兩端連接，I為測(cè)得的電流值。已知液體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為（  ）

A、                           B、

C、                        D、

4、回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，它的核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，如圖6所示，盒正中間開有一個(gè)窄縫，在兩個(gè)D形盒之間加交流電壓，于是在縫隙中形成交變電場(chǎng)，由于電屏蔽作用，在D型盒內(nèi)部電場(chǎng)很弱。D型盒裝在真空容器中，整個(gè)裝置放在巨大電磁鐵的兩極之間，磁場(chǎng)方向垂直于D型盒的底面。

回旋加速器的工作原理如圖7所示。放在A₀處的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以某一速率V₀垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著圓弧A₀A₁到達(dá)A₁時(shí)，在處加一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在受到一次電場(chǎng)加速，速率由V₀增加到V₁。然后粒子以速率V₁在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，因而粒子沿著半徑增大了的圓周運(yùn)動(dòng)。又經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓弧到達(dá)時(shí)，在處加一個(gè)向下電場(chǎng)，使粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到V₂。如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到窄縫處時(shí)都使它受到電場(chǎng)的加速，粒子將沿著圖示螺線……回旋下去，速率將一步一步地增大。

已知回旋加速器的D型盒半徑為R=60cm。兩盒間距1cm，用它加速質(zhì)子時(shí)可使質(zhì)子獲得4MeV的能量，加速電壓為U=2×10⁴V。求（1）該加速器中偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（2）質(zhì)子在D型盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（3）整個(gè)過(guò)程中，質(zhì)子在運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。