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18．

(蘇北三市14分) 如圖甲所示，一邊長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，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應強度B=0.8T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開始向左運動，經(jīng)過5s線框被拉出磁場。測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出的過程中。

⑴求通過線框?qū)Ь�截面的電量及線框的電阻；

⑵寫出水平力F隨時間變化的表達式；

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

 

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

A、                           B、

C、                        D、

4、回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，它的核心部分是兩個D型金屬盒，如圖6所示，盒正中間開有一個窄縫，在兩個D形盒之間加交流電壓，于是在縫隙中形成交變電場，由于電屏蔽作用，在D型盒內(nèi)部電場很弱。D型盒裝在真空容器中，整個裝置放在巨大電磁鐵的兩極之間，磁場方向垂直于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)出一個帶正電的粒子，它以某一速率V₀垂直進入勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動。經(jīng)過半個周期，當它沿著圓弧A₀A₁到達A₁時，在處加一個向上的電場，使這個帶電粒子在受到一次電場加速，速率由V₀增加到V₁。然后粒子以速率V₁在磁場中做勻速圓周運動。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動。又經(jīng)過半個周期，當它沿著半圓弧到達時，在處加一個向下電場，使粒子又一次受到電場的加速，速率增加到V₂。如此繼續(xù)下去，每當粒子運動到窄縫處時都使它受到電場的加速，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)磁場的磁感應強度；（2）質(zhì)子在D型盒中運動的時間t；（3）整個過程中，質(zhì)子在運動的總時間。