试题难度:难度:中档 试题类型:问答题 试题内容:如图所示,一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场,磁场方向垂直于导线框所在平面,导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离为d,板长为l,t=0时,磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大,同时,在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m、带电量为-q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间,该液滴可视为质点.
(1)要使该液滴能从两板间射出,磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件?
(2)要使该液滴能从两板间右端的中点射出,磁感应强度B与时间t应满足什么关系?

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试题答案:解 (1)由题意可知:板1为正极,板2为负极 设磁场变化率为K,两板间的电压:U=△∅△t=s△B△t=sK ①而:s=πr2 ②带电液滴受的电场力:F=Eq=Udq ③由牛顿第二定律得:F-mg=ma ④由③④联立解得:a=uqdm-g ⑤由于极板1带正电,液滴受到向上电场力,若重力大于电场力,小球将沿极板直线飞出;若重力小于电场力,液滴将向上偏转,做类平抛运动,当刚好沿上极板飞出时有:x=l=vt ⑥y=d=12at2= 12(Uqdm-g)l2v2 ⑦由②⑦得:K=2md2v20 +gdml2πqr2l2 要使液滴能射出,必须满足 y<d 故磁感应强度随时间的变化率满足条件为:K<K1(2)当液滴从两板右端中点射出时,有:l=v0t,⑧d2=12at2 ⑨联立①⑤⑧⑨解得此时磁感应强度的变化率为:K=md2v20+gdml2πqr2l2所以磁感应强度B与时间t应满足关系为:B=B0+md2v20+gdml2πqr2l2t