(2014•广州一模)如图,匀强磁场垂直铜环所在的平面,导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处,另一端紧贴圆环,可绕O匀速转

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  • 解题思路:(1)根据小球受力情况,结合运动性质,依据右手定则,即可求解;

    (2)根据法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,并由E=[U/d],即可求解;

    (3)根据动能定理与牛顿第二定律相结合,即可求解.

    (1)依题意,小球从水平位置释放后,能沿圆弧向下摆动,故小球受到电场力的方向水平向右,P板带正电,Q板带负电.

    由右手定则可知,导体棒a顺时针转动.

    (2)导体棒a转动切割磁感线,由法拉第电磁感应定律得电动势大小:ε=

    △φ

    △t=

    1

    2Bl2ω△t

    △t=[1/2Bl2ω…①

    由闭合电路欧姆定律:I=

    ε

    R1+R2+r]…②

    由欧姆定律可知,PQ的电压为:UPQ=IR2…③

    故PQ间匀强电场的电场强度大小:E=

    UPQ

    d…④

    联立①②③④,代入R1=R2=2r,可得:E=

    Bωl2

    5d…⑤

    (3)设细绳长度为L,小球到达N点时速度为v,由动能定理可得:mgL−EqL=

    1

    2mv2…⑥

    又牛顿第二定律,则有:T−mg=

    mv2

    L…⑦

    由⑤⑥⑦得:T=3mg−

    2Bqωl2

    5d

    答:(1)a匀速转动的方向:顺时针;

    (2)P、Q间电场强度E的大小:E=

    Bωl2

    5d;

    (3)小球通过N点时对细线拉力T的大小:T=3mg−

    2Bqωl2

    5d.

    点评:

    本题考点: 法拉第电磁感应定律;向心力;动能定理.

    考点点评: 考查受力与运动分析,掌握法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的应用,理解动能定理与牛顿第二定律的综合,注意电场力与重力做功与路径无关.

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