Question

5．半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖1所示．有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖2所示．在t=0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)，電荷量為q的靜止微粒．則以下說法正確的是（　�。�

• A． 第1秒內(nèi)上極板為正極
• B． 第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極
• C． 第2秒末微粒加速度為零
• D． 第2秒末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0.1πr²/d

Answer 1

分析 （1）由楞次定律可以判斷出兩極板哪個(gè)是正極，哪個(gè)是負(fù)極；
（2）由法拉第電磁感應(yīng)定律可以求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后由勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系可以求出兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)大�。�

解答 解：A、由圖象可知，在第1s內(nèi)，磁場(chǎng)垂直于紙面向內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，穿過金屬圓環(huán)的磁通量變大，假設(shè)環(huán)閉合，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，然后由安培定則可知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，由此可知，上極板電勢(shì)低，是負(fù)極，故A錯(cuò)誤；
B、由圖象可知，在第3內(nèi)，磁場(chǎng)垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，穿過金屬圓環(huán)的磁通量變大，假設(shè)環(huán)閉合，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向垂直于紙面向內(nèi)，然后由安培定則可知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，由此可知，上極板電勢(shì)高，是正極，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知，第2秒末，極板間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，則加速度不為零，故C錯(cuò)誤；
D、法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在第2s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：
E=$\frac{△∅}{△t}$=$\frac{△B}{△t}$S=πr²×$\frac{0.1-0}{1}$=0.1πr²，
兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為：$\frac{E}srcw4qs$=$\frac{0.1π{r}^{2}}odukg4o$，故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，考查了楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系的應(yīng)用，難度較大，分析清楚圖象、熟練應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)是正確解題的關(guān)鍵．