(2011•厦门模拟)如图所示,一面积为S单匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连结成闭合回路,不计圆形金属线圈及导线的电阻.

1个回答

  • 解题思路:(1)根据法拉第电磁感应定律,求出闭合电路的电动势即平行金属MN获得的电压U;

    (2)正确画出粒子运动的轨迹图,根据几何关系找出粒子运动 的半径的大小,代人公式求得磁场的磁感应强度;

    (3)当r′为无穷小,经过n个半圆运动,最后一次打到O点.

    (1)根据法拉第电磁感应定律,闭合电路的电动势为:E=

    △φ

    △t=

    △B

    △t•S=kS①

    因MN与电阻并联,故MN获得的电压:U=UR=E=kS②

    (2)带电粒子在MN间做匀加速直线运动,有:qU=

    1

    2mv 2③

    带电粒子进入磁场区域运动轨迹如图所示,

    有:qvB=m

    v 2

    r④

    由几何关系得:r+rtan45°=a⑤

    由②③④⑤得:B=

    2

    a

    2mks

    q⑦

    (3)设粒子运动圆周半径为r′,r′=

    mv

    qB,当r′越小,最后一次打到N板的点的越靠近O点,在磁场中圆周运动累积路越大,时间越长,当r′为无穷小,经过n个半圆运动,最后一次打到O点,有:n=

    a

    2r′⑧

    圆周运动周期:T=

    2π•r′

    v⑨

    最长的根限时间:tm=n

    T

    2⑨

    由②③⑧⑨⑩式得:tm=

    π•a

    2v=

    π•a

    2

    m

    2qkS⑩

    答:(1)平行金属MN获得的电压kS;(2)yOA区域匀强磁场的磁感应强度B=

    2

    a

    2mks

    q;(3)带电粒子在磁场中运动的极限时间是

    π•a

    2

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;带电粒子在匀强电场中的运动;带电粒子在匀强磁场中的运动.

    考点点评: 本题是粒子在磁场中匀速圆周运动和电磁感应的综合.磁场中圆周运动常用方法是画轨迹,由几何知识求半径.

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