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.