Question

1．如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场以B=（2-2t）T的规律变化时，有一带质量为10^-5kg的带电的粒子静置于平行板（两板水平放置）电容器中间，设线圈的面积为0.1m²．则：
（1）求线圈产生的感应电动势的大小和方向（顺时针或逆时针）；
（2）求带电粒子的电量．（重力加速度为g=10m/s²，电容器两板间的距离为0.02m）

Answer 1

分析 （1）根据法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；
（2）根据受力平衡求带电粒子的电量

解答 解：（1）根据题意B=（2-2t）T，磁感应强度的变化率$|\frac{△B}{△t}|=2T/s$
根据法拉第电磁感应定律，$E=\frac{△Φ}{△t}=\frac{△B•S}{△t}$=2×0.1V=0.2V
根据楞次定律，线圈内产生的感应电动势方向为顺时针方向
（2）线圈相当于电源，电容器下极板接高电势，下极板带正电
粒子静止，则电场力等于重力
$\frac{U}{d}q=mg$
代入数据：$\frac{0.2}{0.02}q=1{0}_{\;}^{-5}×10$
解得$q=1{0}_{\;}^{-5}C$
答：（1）线圈产生的感应电动势的大小0.2V，方向顺时针；
（2）带电粒子的电量为$1{0}_{\;}^{-5}C$

点评 本题是电磁感应与力学知识的综合，主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律和共点力平衡等知识点，关键是灵活运动物理规律解题．