题目内容
5.半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图1所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图2所示.在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒.则以下说法正确的是( )A. | 第1秒内上极板为正极 | |
B. | 第3秒内上极板为负极 | |
C. | 第2秒末微粒加速度为零 | |
D. | 第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.1πr2/d |
分析 (1)由楞次定律可以判断出两极板哪个是正极,哪个是负极;
(2)由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势,然后由匀强电场场强与电势差的关系可以求出两极板间的场强大小.
解答 解:A、由图象可知,在第1s内,磁场垂直于纸面向内,磁感应强度变大,穿过金属圆环的磁通量变大,假设环闭合,由楞次定律可知,感应电流磁场与原磁场方向相反,即感应电流磁场方向垂直于纸面向外,然后由安培定则可知,感应电流沿逆时针方向,由此可知,上极板电势低,是负极,故A错误;
B、由图象可知,在第3内,磁场垂直于纸面向外,磁感应强度变大,穿过金属圆环的磁通量变大,假设环闭合,由楞次定律可知,感应电流磁场与原磁场方向相反,即感应电流磁场方向垂直于纸面向内,然后由安培定则可知,感应电流沿顺时针方向,由此可知,上极板电势高,是正极,故B错误;
C、根据法拉第电磁感应定律,可知,第2秒末,极板间感应电动势不变,则加速度不为零,故C错误;
D、法拉第电磁感应定律可知,在第2s内产生的感应电动势:
E=$\frac{△∅}{△t}$=$\frac{△B}{△t}$S=πr2×$\frac{0.1-0}{1}$=0.1πr2,
两极板间的电场强度为:$\frac{E}{d}$=$\frac{0.1π{r}^{2}}{d}$,故D正确;
故选:D.
点评 本题是一道综合题,考查了楞次定律、法拉第电磁感应定律、匀强磁场场强与电势差的关系的应用,难度较大,分析清楚图象、熟练应用基础知识是正确解题的关键.
练习册系列答案
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