(2005?廣東)如圖所示,一半徑為r的圓形導(dǎo)線框內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)線框所在平面,導(dǎo)線框的左端通過導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板,兩板間的距離為d,板長(zhǎng)為l,t=0時(shí),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從B0開始均勻增大,同時(shí),在板2的左端且非?拷2的位置有一質(zhì)量為m、帶電量為-q的液滴以初速度v0水平向右射入兩板間,該液滴可視為質(zhì)點(diǎn).
(1)要使該液滴能從兩板間射出,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率K應(yīng)滿足什么條件?
(2)要使該液滴能從兩板間右端的中點(diǎn)射出,磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t應(yīng)滿足什么關(guān)系?
分析:根據(jù)楞次定律可知極板1帶正電,帶電液滴在兩板之間做平拋運(yùn)動(dòng),液滴從兩板間射出的條件是:在豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離小于d,要使液滴能從兩板間右端的中點(diǎn)射出,則根據(jù)其在豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離等于d2,可求出磁場(chǎng)變化率,從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t應(yīng)滿足關(guān)系.
解答:解  (1)由題意可知:板1為正極,板2為負(fù)極 
設(shè)磁場(chǎng)變化率為K,兩板間的電壓:U=
△?
△t
=s
△B
△t
=sK
  ①
而:s=πr2   ②
帶電液滴受的電場(chǎng)力:F=Eq=
U
d
q
   ③
由牛頓第二定律得:F-mg=ma     ④
由③④聯(lián)立解得:a=
uq
dm
-g
   ⑤
由于極板1帶正電,液滴受到向上電場(chǎng)力,若重力大于電場(chǎng)力,小球?qū)⒀貥O板直線飛出;
若重力小于電場(chǎng)力,液滴將向上偏轉(zhuǎn),做類平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)剛好沿上極板飛出時(shí)有:
x=l=vt    ⑥
y=d=
1
2
at2
1
2
(
Uq
dm
-g)
l2
v2
    ⑦
由②⑦得:K=
2md2
v
2
0
 +gdml2
πqr2l2
 
要使液滴能射出,必須滿足 y<d    
故磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率滿足條件為:K<K1
(2)當(dāng)液滴從兩板右端中點(diǎn)射出時(shí),有:
l=v0t,⑧
d
2
=
1
2
at2
    ⑨
聯(lián)立①⑤⑧⑨解得此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為:K=
md2
v
2
0
+gdml2
πqr2l2

所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t應(yīng)滿足關(guān)系為:B=B0+
md2
v
2
0
+gdml2
πqr2l2
t
點(diǎn)評(píng):本題有較強(qiáng)的綜合性,將電磁感應(yīng)、電容器和帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)等知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來.
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