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如圖（a）所示，間距為L、電阻不計的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上．在區(qū)域I內(nèi)有方向垂直于斜面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度B_t的大小隨時間t變化的規(guī)律如下圖（b）所示．t=0時刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放．在ab棒運動到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好．已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R，ab棒的質(zhì)量未知、阻值為r，區(qū)域Ⅱ沿斜面的長度為2L，在t=t_x時刻（t_x未知）ab棒恰好進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，重力加速度為g．求：
（1）ab棒進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ之前cd棒上的感應(yīng)電流的方向及大小
（2）ab棒進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時的速度大小及進(jìn)入時刻t_x
（3）ab棒從開始下滑至EF的過程中回路中產(chǎn)生的熱量．

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如圖（a）所示，間距為l、電阻不計的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上．在區(qū)域I內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下區(qū)域I區(qū)域Ⅱ有垂直于斜面向下的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度B_t的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖（b）所示．t=0時刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放．在ab棒運動到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好．
已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R，ab棒的質(zhì)量、阻值均未知，區(qū)域Ⅱ沿斜面的長度為2l，在t=t_x時刻（t_x未知）ab棒恰進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，重力加速度為g．求：
（1）通過cd棒電流的方向和區(qū)域I內(nèi)磁場的方向；
（2）當(dāng)ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運動時cd棒消耗的電功率；
（3）ab棒開始下滑的位置離EF的距離；
（4）ab棒開始下滑至EF的過程中回路中產(chǎn)生的熱量．

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一、二、選擇題（共31分）

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

A

C

D

C

B

AC

AD

ACD

AD

三、填空題（共40分）

10．（1）21.0  400  （每空2分）

（2）① B     C   （每空2分）   ②  A （2分）

11．F/2 ? mg     C  （每空3分）

12．B（1）(4分)相反  早   （2）(4分) ACD   （2）(4分)R/2

C（1）(4分)E     （2）(4分) BC   （3）(4分) 1m/s   

四、計算題（共49分）

13．解、（1）最后物塊相對皮帶靜止，動能不變，摩擦力對物塊做功為0

求得相對位移_，

（2）先以傳送帶為參考系考慮問題：開始時物塊相對于傳送帶的速度大小為v，方向與x軸成135⁰�；瑒幽Σ亮Ψ较蚩偱c相對運動方向相反，即與x軸成-45⁰。如圖所示。由于物塊受到的外力為恒力，它相地于傳送帶做的是勻減速直線運動，至速度減為0，就不再受摩擦力作用，將與傳送帶保持相對靜止�，F(xiàn)在再轉(zhuǎn)換到以地面為參考系：物塊先做初速度為v（方向沿+y方向）、加速度為μg的勻變速曲線運動，加速度方向始終與皮帶邊緣成-45º夾角；然后物塊隨皮帶一起沿+x方向做速度為v的勻速直線運動。

物塊在皮帶上的運動（相對地面）x方向是初速為0的勻加速運動，v_x=a_x?t，y方向是初速為v的勻減速運動，v_y=v-a_y?t，其中a_x=a_y=.合速度為，即，當(dāng)時，有最小值，最小速度

_{（或者利用斜拋運動最高點速度最小求解）}

（3）以地面為參考系，對整個運動過程應(yīng)用動能定理，得摩擦力對物塊做的功W=0。以傳送帶為參考系，整個運動過程物塊動能的減小即等于生的熱。得。如果求生的熱，應(yīng)先求相對于傳送帶的位移。

，則生的熱。

14．（1）通過cd棒的電流方向 d→c，區(qū)域I內(nèi)磁場方向為垂直于斜面向上

（2）對cd棒，F(xiàn)安=BIl=mgsinθ所以通過cd棒的電流大小I =

當(dāng)ab棒在區(qū)域II內(nèi)運動時cd棒消耗的電功率P=I2R=

（3）ab棒在到達(dá)區(qū)域II前做勻加速直線運動，a==gsinθ

cd棒始終靜止不動，ab棒在到達(dá)區(qū)域II前、后，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，則ab棒在區(qū)域II中一定做勻速直線運動

可得；=Blvt    =Blgsinθt x    所以t x=

ab棒在區(qū)域II中做勻速直線運動的速度v_t=

則ab棒開始下滑的位置離EF的距離h= a t_x²+2l=3l（3分）

（4） ab棒在區(qū)域II中運動的時間t₂==

ab棒從開始下滑至EF的總時間t= t_x+t₂=2 ε=Blvt =B_l

ab棒從開始下滑至EF的過程中閉合回路中產(chǎn)生的熱量：Q=εIt=4mglsinθ

    15．（1）粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即

，則

（2）設(shè)cd中心為O，向c端偏轉(zhuǎn)的粒子，當(dāng)圓周軌跡與cd相切時偏離O最遠(yuǎn)，

設(shè)切點為P，對應(yīng)圓心O₁，如圖所示，則由幾何關(guān)系得：

向d端偏轉(zhuǎn)的粒子，當(dāng)沿Sb方向射入時，偏離O最遠(yuǎn)，設(shè)此時圓周軌跡與cd交于Q點，對應(yīng)圓心O₂，如圖所示，則由幾何關(guān)系得：

故金箔cd被粒子射中區(qū)域的長度L=

（3）設(shè)從Q點穿出的粒子的速度為，因半徑O₂Q∥場強E，則⊥E，故穿出的粒子在電場中做類平拋運動，

沿速度方向做勻速直線運動，位移

沿場強E方向做勻加速直線運動，位移

，